Klimaatverandering en. het waddengebied. Position paper klimaat en water

09-054 ACHTER cover 06

18-06-2009

15:55

Pagina 1

Klimaatverandering en het waddengebied

Ambitie De Waddenacademie heeft de ambitie het waddengebied te (laten) ontwikkelen tot een kraamkamer voor breed toepasbare, integrale kennis over duurzame ontwikkeling van een kustgebied, waar natuurwaarden centraal staan en een dragend onderdeel vormen van de lokale en regionale economie. Het gebied ontwikkelt zich tot een ontmoetingsplaats voor wetenschappers uit binnen- en buitenland, bestuurders, beleidsmakers en beheerders. Samen zoeken zij op basis van interdisciplinaire kennis duurzame en innovatieve oplossingen. In 2020 vormt het trilaterale waddengebied het best gemonitorde en best begrepen kustsysteem in de wereld.

Klimaatverandering en het waddengebied Position paper klimaat en water

2009-06

09-054 ACHTER cover 06

18-06-2009

15:55

Pagina 2

Postbus 2724

Ontwerp cover: Supernova Ontwerp bNO

8901 AE Leeuwarden

Fotografie: Jan Huneman

Nederland

Druk: Holland Ridderkerk

t 058 233 90 30 e [email protected]

© 2009 Waddenacademie

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of open-

ISBN/EAN 978-94-90289-08-9

baar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op

Volgnummer 2009-06

welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de Waddenacademie. De Waddenacademie aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit onderzoek of de toepassing van de adviezen.

Klimaatverandering en het Waddengebied position paper Klimaat en Water

Auteurs: P. Kabat1, C.M.J. Jacobs2, R.W.A. Hutjes 1,2, W. Hazeleger3, M. Engelmoer4, J.P.M. Witte5, R. Roggema6, E.J. Lammerts7, J. Bessembinder3, P. Hoekstra8 en M. van den Berg1.

Juni 2009

1) Centrum Water en Klimaat, Wageningen Universiteit, WUR 2) Centrum Water en Klimaat, Alterra, WUR 3) Afdeling Mondiaal Klimaat, KNMI 4) Provincie Fryslân 5) KWR Water 6) Provincie Groningen 7) Staatsbosbeheer 8) Fysische Geografie, Universiteit Utrecht

Hotspot Waddenzee

Samenvatting ................................................................................................... 3 Inleiding ........................................................................................................... 7 Over dit document .................................................................................... 7 Klimaatverandering en de Wadden ........................................................... 8 De Waddenzee als actor in klimaatverandering ............................................. 11 Broeikasgasemissies .................................................................................. 11 Verzuring van zeewater .............................................................................. 13 Recente veranderingen in het Waddenklimaat .............................................. 15 Temperatuur in lucht en water .................................................................... 15 Neerslag en verdamping ............................................................................ 17 Wind, wateropzet en zeespiegel................................................................. 21 Regiospecifieke klimaatscenario’s voor het waddengebied ........................... 27 Temperatuur ............................................................................................... 28 Neerslag en verdamping ............................................................................ 29 Wind, wateropzet en zeespiegel................................................................. 33 Verwachte effecten van klimaatverandering in het waddengebied ................ 37 Ecologie, natuur en visserij ........................................................................ 37 Klimaat, zoetwatervoorziening en landbouw .............................................. 44 Klimaateffecten op andere sectoren ........................................................... 50 Recreatie ................................................................................................ 50 Gezondheid ............................................................................................ 51 Klimaat en landschap ............................................................................. 53 Klimaat en economie .............................................................................. 54 Klimaat en scheepvaart .......................................................................... 54 Klimaat en Waterveiligheid ............................................................................ 55 Klimaat als kans ............................................................................................. 59 Een Klimaatneutraal waddengebied ........................................................... 60 Klimaat bestendige Wadden....................................................................... 62 Kennislacunes................................................................................................ 65 Constructie van klimaatscenario’s .............................................................. 65 Kennisvragen: hoge-resolutie klimaatscenario’s ..................................... 65 Het waddengebied als actor in klimaatverandering .................................... 66 Kennisvragen: broeikasgasemissies en -balans ..................................... 66 Identificatie van impacts ............................................................................. 67 Kennisvragen: Impact studies sectoraal en crosssectoraal .................... 67 Ontwikkeling van adaptatiestrategieën ....................................................... 68 Kennisvragen: Ontwerp en effectstudies van adaptatie opties sectoraal en crosssectoraal .................................................................................... 68 Referenties .................................................................................................... 69 Appendix A Region specific climate scenarios ............................................... 75

2

Samenvatting Voor een goed begrip van de klimaatverandering in het waddengebied is kennisontwikkeling noodzakelijk rond een viertal thema’s. Allereerst zijn nadere studies gewenst naar regionale, natuurlijke emissies van broeikasgassen, waarvan Duitse gegevens laten zien dat deze zeer significant kunnen zijn ten opzichte van de antropogene emissies van bijvoorbeeld methaan. Hoe kunnen de bijbehorende processen worden verklaard? Voor een volledig begrip moeten dergelijke studies gekoppeld worden aan die van primaire productie en decompositie in het ecologisch systeem en aan het netto transport door getijdenstromen naar de Noordzee. Dit moet ons in staat stellen beter in te schatten hoe het beheer van rivieren, de kustzone en de denzee deze emissies (onbedoeld) kan beïnvloeden. Daarnaast kan de waddenkustzone een hotspot worden voor toekomstige duurzame energieopwekking, waarvan de uitwerking terdege rekening moet houden met de natuurwaarden van het gebied. Onderzoek in dit spanningsveld is nodig. Ten tweede is het belangrijk, in samenwerking met vooral Duitse klimaatonderzoekinstituten, te komen tot goede regiospecifieke scenario’s voor klimaatverandering en zeespiegelstijging als basis voor ‘impactstudies’ en het ontwerp van adaptieve maatregelen. Voor de komende decennia is de onzekerheid in mondiale klimaatscenario’s klein genoeg om een vertaling naar het waddengebied zinvol te maken. Ontwerp van no-regret adaptatiemaatregelen is gebaat bij een grondige verkenning van extremen in scenario’s voor de ontwikkeling van het klimaat en de zeespiegel. De belangrijkste vragen liggen op het snijvlak tussen de snelheid van toekomstige zeespiegelstijging, het gevaar van gedeeltelijk verdrinken van de wadplaten, en de rol van natuurlijke klimaatbuffers en zandsuppleties in het waarborgen van de veiligheid. Ten derde is veel meer kennis nodig van de mogelijke invloed (‘impacts’) van klimaatverandering op morfologie, waterhuishouding en natte en droge ecologie van het waddengebied en van de robuustheid en veerkracht van bestaande natuurlijke en menselijke systemen. Reconstructie van veranderingen in het verdere verleden (laatste paar millennia) en causale analyse van huidige trends, aangevuld met vergelijkende studies van warmere wadsystemen moet de noodzakelijke kennis opleveren om de mogelijkheden en onmogelijkheden voor adaptatie aan te geven. Integrale analyses van systemen én processen zijn cruciaal. Correlatieve analyses op te kleine deelsystemen of individuele soorten volstaan niet. Tot slot zullen op basis van het voorgaande innovatieve en robuuste adaptieve maatregelen moeten worden ontwikkeld. Vanuit waterveiligheidsperspectief is aandacht nodig voor harde (bv delta-dijken) en zachte opties (dynamisch kustbeheer). Klimaatverandering en zeespiegelstijging bieden, naast dat ze een bedreiging vormen, juist ook uitgelezen kansen voor zowel natuur, landbouw maar ook andere sectoren. Wellicht zijn nieuwe functiecombinaties mogelijk zodat maatregelen een gunstige uitwerking hebben op meer dan één sector. Creatieve ideeën moeten worden 3

doorgerekend op integrale effecten op de toekomstige situatie. Robuustheid en veerkracht zijn ook hier sleutelwoorden. Studies naar vergelijkbaarheid en mogelijkheden voor integrale kwantificering van effecten zijn daarvoor noodzakelijk. Bij dit alles is een forse inhaalslag nodig vanuit sociaaleconomische, planologische en bestuurskundige onderzoeksdisciplines. Voor de laatste twee thema’s ‘impacts’ en ‘adaptieve maatregelen’ kan kennisontwikkeling alleen plaatsvinden in nauwe samenwerking met de overige kennisdomeinen. Hieronder volgen voorbeelden van kennisvragen op elk van deze vier onderwerpen. Broeikasgasemissies en -balans • Hoe groot zijn de emissies van kooldioxide, methaan en lachgas uit het waddengebied? • Wat zijn de belangrijkste natuurlijke mechanismen die broeikasgasemissies uit het waddengebied bepalen? • In welke mate en hoe worden de emissies van kooldioxide, methaan en lachgas uit het waddengebied beïnvloed door menselijke activiteiten in het gebied zelf, op het vaste land en in onze rivieren? • Hoe en in welke mate draagt het waddengebied bij aan het tegengaan van de verzuring van het Noordzeewater? Hoge-resolutie klimaatscenario’s • Hoe verandert het klimaat van de Waddenzee-regio in de komende eeuw en hoe veranderen daarbij extremen in temperatuur, neerslag, droogte en wind? • Wat zijn de verschillen tussen landelijke klimaatverandering en de regionale klimaatveranderingen in het waddengebied? • Welke invloed hebben de zee en de geografische en geomorfologische eigenschappen van het waddengebied op de regionale klimaatverandering? • Hoe bepalen klimaatverandering en geomorfologische eigenschappen veranderingen in de temperatuur van water en bodem, en veranderingen in wateropzet, golfhoogtes, stormfrequenties en saliniteit? Impact studies sectoraal en crosssectoraal: • Hoe zullen geulen en platen reageren op een klimaatverandering en wat zijn de consequenties voor de morfologie en het ecosysteem? • Wat zijn de gevolgen van klimaatverandering voor de waterhuishouding en –kwaliteit in het waddengebied? • Hoe reageert het voedselweb van de Waddenzee op klimaatverandering en hoe zullen veranderingen in het voedselweb de aantallen en soortensamenstelling van schelpdieren, vissen en vogels beïnvloeden?

4

•

In welke mate zullen zich eventuele nadelige effecten van klimaatverandering op toerisme, recreatie, landbouw en andere economische sectoren voordoen?

Ontwerp en effectstudies van adaptatieopties sectoraal en crosssectoraal: • Welke mogelijkheden zijn er om de veiligheid in het waddengebied te waarborgen? • Hoe kunnen duurzaamheid en veerkracht van de diverse sectoren gemeten en met elkaar vergeleken worden? • Hoe kunnen landbouw en visserij zich aanpassen aan het veranderende klimaat en welke nieuwe mogelijkheden zijn haalbaar in het waddengebied? • Welke nieuwe kansen biedt klimaatverandering voor recreatie en toerisme? • Hoe kunnen natuurwetenschappelijke inzichten omtrent klimaatverandering zinvol verbonden worden met sociaalwetenschappelijke inzichten omtrent perceptie en menselijk handelen? Infrastructurele randvoorwaarde voor de beantwoording van bovenstaande vragen is de vorming van een databank gevoed door consistente en integrale monitoring van meteorologische, fysisch-oceanografisch en broeikasgasemissie gegevens van voldoende ruimtelijk dekking om de belangrijkste gradiënten in het waddengebied te kunnen duiden. Een tweede databank zou alle daarom vragende partijen moeten voorzien van relevante klimaatscenario’s, modelgegevens van klimatologische variabelen die kunnen dienen als input voor impact studies en bij de toetsing van adaptatiemaatregelen.

5

6

Inleiding Over dit document Dit rapport probeert een zo volledig en actueel mogelijk overzicht te geven van onze kennis van klimaatverandering en daarmee samenhangende aspecten voor zover die relevant zijn voor het waddengebied. Het waddengebied wordt breed opgevat. De Waddenacademie is hier expliciet over en onderscheid vier termen die wij ook in het voorliggende document hanteren (voor een nadere toelichting zie Kabat et al., 2009,): • ‘de Wadden’: de Nederlandse Waddenzee plus de buitendijkse gebieden aan de binnenzijde van de eilanden en aan het vasteland • ‘het waddengebied’ gebruiken we om het gebied aan te duiden dat de Nederlandse Waddenzee omvat, de eilanden inclusief Noordzeekust tot aan de 15m dieptelijn, en die gemeenten op het vasteland die grenzen aan de Waddenzee • ‘de waddenprovincies’: ruwweg het zeekleigebied van Noord-Holland, Fryslân en Groningen • ‘de internationale Wadden’: het hele gebied dat grenst aan de internationale Waddenzee van West-Nederland tot -Denemarken. De gepresenteerde kennis is een weerslag van datgene dat openbaar gepubliceerd is in wetenschappelijke rapporten en peer reviewed literatuur, in relevante beleidsnota’s en ontwerpstudies. Steeds proberen we naast een weerslag van wat wel bekend is, direct ook aan te geven wat ontbreekt aan kennis op het betreffende terrein; nadere analyses en of metingen die de bruikbaarheid zeer ten goede zouden komen. Enkele zeer recente datasets zijn nog niet of nauwelijks geanalyseerd en/of gepubliceerd (bijvoorbeeld die uit het programma “Sterkte en Belastingen Waterkeringen” (SBW) van Rijkswaterstaat, zie hoofdstuk ‘Klimaat en Waterveiligheid’ ). Deze worden voor zover ons bekend dan wel geïdentificeerd, maar daarbij wordt gelijk gevraagd om nadere analyse. Klimaat en veranderingen daarin hebben raakvlakken met zeer veel kennisen beleidsterreinen. Effecten van klimaatverandering op bijvoorbeeld de ecologie van het droge of natte wad zullen we hier wel behandelen, maar daarbij wordt ook doorverwezen naar de betreffende position paper (Herman et al., 2009) die deze effecten wellicht uitvoeriger behandelt en de betreffende issues meer in de disciplinaire context plaatst. Behalve voor ecologie geldt dat ook voor geomorfologie (Speelman et al. 2009), economie (van Dijk et al. 2009) en cultuurhistorie (Bazelmans et al. 2009). Dit document is in de eerste plaats een wetenschappelijke verkenning, waarin een zeer breed scala aan kennis en kennislacunes naar voren komt. In dit rapport hebben we niet meer dan een eerste aanzet gegeven om deze lacunes te structureren en te prioriteren. Als zodanig is het de belangrijkste bouwsteen geweest voor de betreffende onderdelen van de Integrale

7

Kennisagenda van de Waddenacademie (Kabat et al., 2009). Maar de Integrale Kennisagenda gaat een stap verder en geeft enerzijds een onderzoeksmodel en anderzijds de hoofdvragen en oplossingsrichtingen. Dit proces van structureren en prioriteren zal in de periode na publicatie van deze documenten verder plaatsvinden in samenspraak met een bredere vertegenwoordiging uit de kennis- en beleidsgemeenschappen. Klimaatverandering en de Wadden Het klimaat varieert op tijdschalen van decennia tot millennia. Deze variaties zijn van alle tijden. Sinds de 19e eeuw zijn de veranderingen echter aanzienlijk versneld, hoofdzakelijk door menselijk emissies van broeikasgassen. Naar verwachting zullen de veranderingen zich in de komende decennia versneld doorzetten (IPCC, 2007). De snelheid van de veranderingen onder invloed van het menselijk handelen nopen de maatschappij er (liefst proactief) op te reageren, maar de onzekerheden daarin maken adequate beleidsontwikkeling lastig en ondergraven het draagvlak. Verschillende onderwerpen die met klimaatverandering samenhangen zijn van specifiek belang voor het waddengebied. Hierbij kan onderscheid gemaakt worden tussen: • oorzaken van mondiale veranderingen, zoals uitstoot van broeikasgassen in estuaria, in de Wadden in het bijzonder, en de bijdrage aan oceaanverzuring door processen in kustsystemen; • regiospecifieke klimaatscenario’s; • verwachte gevolgen van klimaatverandering in het waddengebied; • ‘klimaatbestendige’ ontwikkelingsmogelijkheden in het waddengebied. De gevolgen van klimaatverandering in het waddengebied zijn al zichtbaar. Meest prominent is wellicht de zeespiegelstijging met flinke gevolgen voor de morfologie van het hele waddensysteem en voor de kustverdediging. De Deltacommissie stelt in haar rapport (Deltacommissie, 2008): “Het voortbestaan van de Waddenzee zoals wij die nu kennen, is echter niet vanzelfsprekend. De ontwikkelingen moeten in internationale context worden geobserveerd en geanalyseerd”. Veranderingen in neerslag zullen effect hebben op grondwater, en veranderingen in rivieraanvoer op verzoeting en morfologie van het wad. Temperatuurverandering hier (en in migratiegebieden elders) zullen effect hebben op dierpopulaties in het water en op het land, maar ook op bijvoorbeeld toerisme. Klimaatverandering en de gevolgen daarvan voor de ecologie van dier en plant, landbouw en visserij, waterbeschikbaarheid, en vele andere aspecten van het natuurlijke en maatschappelijk systeem, zal dan ook belangrijk zijn bij de vorming van langetermijnvisies in vrijwel elke sector. Op al deze terreinen zal het wadsysteem zich deels autonoom aanpassen, deels geholpen moeten worden om zich aan te passen, en misschien ook wel verdedigd moeten worden tegen de bedreigingen van klimaatverandering. Deels kunnen adaptatiemaatregelen reactief plaatsvinden en steeds geactualiseerd worden op basis van gerealiseerde veranderingen in het 8

klimaat. Voor een deel zullen we ook moeten anticiperen en de duurzaamheid van investeringen nu vergroten door ze robuust te maken ten aanzien van in scenario’s geprojecteerde, toekomstige veranderingen. Klimaatadaptatie zal verankerd moeten worden in de ruimtelijke ordening van het wad en biedt kansen voor innovatieve, integrale klimaatbestendige oplossingen in het gebied.

9

10

De Waddenzee als actor in klimaatverandering In ondiepe kustgebieden en estuaria is de omzetting van organisch materiaal en nutriënten onevenredig groot. Dat geldt in nog sterkere mate voor de productie en emissie van de broeikasgassen lachgas (N2O), methaan (CH4) en kooldioxide (CO2). Zo suggereert een simpele extrapolatie van recente Duitse waarnemingen aan CH4 emissies uit het Duitse wad (Grunwald et al., 2009) naar het Nederlandse waddengebied dat de CH4 emissies zo’n 750 kiloton per jaar kunnen bedragen. Dat is van dezelfde ordegrootte als de totale Nederlandse antropogene CH4-emissie, die in 2006 naar schatting 775 kiloton bedroeg (Van der Maas et al., 2008). Het is dus belangrijk om de broeikasemissies uit het waddengebied te kennen en te volgen. Als gevolg van klimaatverandering of menselijk handelen (beïnvloeding nutriëntenaanvoer, functieverandering waddengebied) kunnen verschuivingen in uitstoot of opname van broeikasgassen plaatsvinden, die significant zijn in relatie tot de totale emissiebalans van Nederland. Tot slot zijn ook antropogene emissies in de regio niet verwaarloosbaar, met een relatief groot aandeel in energiegrondstoffenwinning en elektriciteitproductie. Bovendien kan de waddenkustzone een hotspot worden voor toekomstige duurzame energieopwekking, waarvan de uitwerking terdege rekening moet houden met de natuurwaarden van het gebied. Dit onderwerp wordt uitvoeriger behandelt in het hoofdstuk ‘Klimaat als kans’. Broeikasgasemissies Productie van broeikasgassen in kustgebieden en hun emissie naar de atmosfeer zijn potentieel belangrijk, maar slecht gekend. Veelal betreft het waarnemingen aan gasconcentraties in het water waaruit de emissie naar de atmosfeer op basis van een overdrachtssnelheid en de concentratie in de atmosfeer wordt afgeleid (Bange, 2006). De berekening van de overdrachtssnelheid gaat echter met grote onzekerheden gepaard (UpstillGoddard, 2006). Directe metingen aan de gasuitwisseling op zee zijn bijzonder moeilijk en kennen eveneens grote onzekerheden (Wanninkhof et al., 2009). Voor het Nederlands kustgebied is slechts een beperkt aantal datasets van waarnemingen aan broeikasgasproductie en –emissie beschikbaar. Bange (2006) geeft hiervan een overzicht voor N2O en CH4. Emissieschattingen zijn beschikbaar voor het Zeeuwse Schelde-estuarium, het waddengebied, en het Eemsgebied. Jacobs et al. (1999) hebben gedurende twee maanden directe waarnemingen uitgevoerd aan CO2 uitstoot en opname op 9 km van de kust bij Noordwijk. Verder is er voor CO2 een aantal waarnemingen aan de concentraties in het water van de Noordzee en het water in het waddengebied uitgevoerd (Hoppema, 1991, 1993; Bakker et al., 1996; Thomas et al., 2004, 2007). Recent is in Duitsland nader onderzoek gedaan naar broeikasemissies in de Waddenzee (Grunwald et al, 2009).

11

De onevenredig grote bijdrage aan productie en emissie van CH4 en N2O in kustgebieden is terug te voeren op de toevoer van organisch materiaal en nutriënten vanuit rivieren en estuaria (Bange, 2006; Grunwald et al., 2009). Vooral de emissie van N2O uit kustwateren, gedreven door aanvoer van stikstof, kan significant bijdragen aan de mondiale balans van dit gas (Seitzinger et al., 2000), maar ook methaanvorming door bodemorganismen in getijdenplaten is groot (Grunwald et al., 2009). Mondiale schattingen worden echter nauwelijks ondersteund door regionale studies (Rodrigues et al., 2007). De schatting voor de lachgasemissies uit Zeeuwse wateren is met 0.006 % van de stikstofinput (Middelburg et al., 1995) meer dan een factor 100 lager dan het geschatte mondiaal gemiddelde van 1% (Seitzinger en Kroeze, 1998). Door gebrek aan waarnemingen en onvolledige kennis over de vorming, afbraak en transport van deze gassen zijn de onzekerheden in schattingen van de regionale emissies en hun bijdrage aan de mondiale emissies groot (Bange, 2006; Upstill-Goddard, 2006). Recente metingen in de Duitse Wadden suggereren dat dit gebied onder invloed van de aanvoer van nutriënten uit de rivieren inderdaad grote bronnen van N2O en CH4 zijn, met een significante bijdrage van de zandplaten (Law and Owens, 1990; Grunwald et al, 2009). Een deel van deze gassen wordt in het wadsysteem al naar de atmosfeer geëmitteerd, maar een groter deel wordt door de getijdenstromen geëxporteerd naar de kustwateren van de Noordzee. Ook in het geval van CO2 is het transport vanuit het waddengebied naar de Noordzee waarschijnlijk een belangrijke component van de regionale broeikasgasbalans (Thomas et al., 2009). De opname en afgifte van CO2 worden in de eerste plaats bepaald door de balans van productie en afbraak van organisch materiaal. CO2 opname door primaire productie in het waddengebied is slecht gekend doordat er alleen directe metingen zijn van fytoplankton in het Marsdiep (zie Achtergrond document Ecologie). Daar bedraagt de NPP 150-450 gC.m-2 per jaar. Ook is duidelijk dat de respiratie groter moet zijn ten gevolge van een netto import van organisch materiaal (Cadée en Hegeman, 2002). CO2 concentraties in de kustwateren zijn in verschillende cruises en andere experimenten gemeten (Hoppema, 1991, 1993; Thomas et al., 2004, 2007). De concentraties leiden van juli tot februari tot uitstoot naar de atmosfeer, en de rest van het jaar tot opname. De jaarlijkse netto emissie (uitstoot minus opname) is volgens Thomas et al. (2004) echter positief langs de westkust, en negatief tot neutraal langs de noordkust. Ten noorden van het waddengebied treden over relatief korte afstand echter grote verschillen op in de berekende netto emissie (Figuur 1). Maar ook langs de westkust zijn de variaties in de CO2 concentraties en daarmee samenhangende indicatoren als zuurgraad, zuurstofgehalte, saliniteit en alkaliniteit groot. Naast de invloed van locale productie- en consumptieprocessen is er een duidelijke invloed van de Rijn, de Maas en de Schelde zichtbaar in de beschikbare metingen (Hoppema, 1991). Verdere kwantificering van de invloed van die rivieren, al dan niet via soms onbedoelde menselijke activiteiten, en kwantificering van de temporele en ruimtelijke variatie die door rivieren en productie- en consumptieprocessen wordt teweeggebracht is van groot belang.

12

Figuur 1. Netto CO2 emissie uit de Noordzee, berekend uit waargenomen concentratieverschillen tussen water en atmosfeer. Positief is uitstoot, negatief is opname (uit Thomas et al., 2004).

In kwelders is de situatie nog gecompliceerder onder invloed van planten en de episodische overstromingen (Hirota et al., 2007). De fluctuerende zout- en zuurstofgehaltes zijn waarschijnlijk sterk bepalend voor de emissie of opname van broeikasgassen in kwelders (Bange, 2006; Bromberg Gedan et al., 2009). Ook zijn er aanwijzingen dat met zout water overstroomde kwelders relatief veel koolstof vastleggen in vergelijking met natte gebieden die onder invloed van zoet water staan (Chmura et al., 2003). Onduidelijk is hoe deze capaciteit om koolstof vast te leggen zal wijzingen onder invloed van klimaatverandering (Bromberg Gedan et al., 2009). Over broeikasgasemissies van kwelders in het waddengebied is niets bekend. Verzuring van zeewater CO2 opname van het zeewater wordt niet alleen biologisch bepaald maar ook sterk door de zuurgraad van het water. Hier treedt een sterke terugkoppeling op: extra CO2, opgelost in het water ten gevolge van de toegenomen atmosferische concentraties verhoogt de zuurgraad (verlaagt pH) en bemoeilijkt daarmee verdere opname door fysisch-chemische en ecologische effecten. Zo wordt de capaciteit van de zee om netto CO2 uit de atmosfeer op te nemen aangetast (figuur 2). Bovendien kan de verhoogde zuurgraad

13

Figuur 2. Illustratie van het effect van de verzuring van de oceaan op de opnamecapaciteit voor CO2. Door de hogere atmosferische CO2 concentratie neemt ook de concentratie van CO2 in het zeewater toe. Daardoor verzuurt het water zodat de pH lager wordt (blauwe pijl). Het chemisch evenwicht verschuift daarbij tussen de componenten bicarbonaat (CO32-, zwart), carbonaat (HCO3-, rood) en opgelost CO2 (groen), in de richting van een toenemende CO2 concentratie in het water (bij afnemende CO32- concentratie, en ongeveer gelijkblijvend concentratie van HCO3-). Het water is dus iets meer verzadigd met CO2 waardoor er minder ruimte blijft voor extra opname vanuit de atmosfeer.

organismen met kalkskeletten nadelig beïnvloeden (Doney et al., 2009). De verzuring is duidelijk waarneembaar, ook op de Noordzee, en zal bij een verder stijgende atmosferische CO2 concentratie in de komende eeuw versneld doorzetten (Doney et al., 2009; Thomas et al., 2007). Recent is de mogelijkheid aangetoond dat de Waddenzee belangrijk is in het tegengaan van dit effect door de disproportionele rol die zij speelt in het regelen van de alkaliniteit (als gevolg van anaerobe afbraak van organisch materiaal) van de Noordzee (Thomas et al., 2009). De noodzaak van een grondiger studie naar de broeikasgasbalans van het waddengebied dringt zich op. De potentiële totale emissies van het waddensysteem en aangrenzende gebieden zijn van een dusdanige omvang dat een verkleining van de zeer grote onzekerheden gewenst is. Hiervoor zijn nieuwe metingen van alle drie de broeikasgasfluxen en achterliggende processen, jaarrond en zoveel mogelijk gebiedsdekkend gewenst. Productie of opname in water en bodem moeten gekoppeld worden aan transport (hydrodynamische modellen), vooral export, van broeikasgassen naar de Noordzee om de totale balans te kunnen kwantificeren zonder dubbeltellingen of omissies. De Waddenzee, waar metingen aan broeikasgasproductie en emissies kunnen worden gecombineerd met bestaande en geplande ecologische onderzoekingen, biedt een unieke kans voor nader onderzoek.

14

Recente veranderingen in het Waddenklimaat Klimaatverandering in het waddengebied volgt voor een deel de landelijke trends in het klimaat. Voor een ander deel spelen regiospecifieke effecten een rol. Zo is het weer aan de kust gemiddeld duidelijk anders dan in het binnenland (Heijboer en Nellestijn, 2002).

Temperatuur in lucht en water Veranderingen in de gemiddelde luchttemperatuur en de seizoensdynamiek daarin zijn vooral ecologisch relevant voor plant en dier op het land. Veranderingen in watertemperatuur zijn van groot belang voor de mariene ecologie. Daarnaast heeft de temperatuur in zowel de lucht als het water een directe invloed op het welbevinden en vele activiteiten van de mens. Ten slotte zijn er ook tal van abiotische processen waarin temperatuur een belangrijke rol speelt. Een voorbeeld is de invloed van zeewatertemperatuur op de neerslag. Naast de gemiddelde temperatuur zijn extremen van bijzonder belang. De in De Bilt waargenomen jaargemiddelde luchttemperatuur op leefniveau was aan het begin van deze eeuw met 1,2 °C gestegen ten opzichte van de temperatuur aan het begin van de 20e eeuw. De hogere gemiddelde temperaturen gaan gepaard met een afname van het aantal koude dagen (minimumtemperatuur lager dan 0°C) en een toename van het aantal warme dagen (maximumtemperatuur hoger dan 20°C) (Sluijter, 2008). De opwarming in Noordwest Europa gaat sneller dan de wereldgemiddelde opwarming, in Nederland ruim tweemaal zo snel (figuur 3). Dit komt door een toename van het aantal situaties met westenwind in de late winter en het vroege voorjaar, en door een toegenomen hoeveelheid zonnestraling in het voorjaar en in de zomer (Van Oldenborgh et al., 2009). Waar oceaantemperaturen langzaam, maar wel meetbaar, de opwarming van de atmosfeer volgen, doet de temperatuur van ondiepe kustzeeën (zoals de Noordzee) dat sneller.

Figuur 3. Vergelijking tussen de waargenomen mondiale temperatuur (links) en de waargenomen temperatuur in Nederland in afgelopen eeuw (rechts) (Bron: KNMI).

15

De temperatuur van het Noordzeewater en de temperatuur boven land hangen op twee manieren samen. Ten eerste bepaalt de watertemperatuur de luchttemperatuur op land bij aanlandige wind. Ten tweede beïnvloedt de luchttemperatuur boven land de watertemperatuur bij aflandige wind. Daarnaast wordt gemiddeld gesproken Noordzeewater uit zuidelijker streken aangevoerd, waardoor de jaargemiddelde watertemperatuur doorgaans ongeveer 1.5°C hoger is dan de luchttemperatuur op land, met een groter verschil in de winter dan in de zomer. In beide seizoenen en gemiddeld over een jaar komen de langjarige fluctuaties in de zeewatertemperatuur echter goed overeen met de fluctuaties van de luchttemperatuur in De Bilt, zij het dat de uitschieters in de zeewatertemperatuur minder sterk zijn (Wessels et al., 1999). De relatie tussen de watertemperatuur op de Noordzee en de luchttemperatuur op land is ook terug te vinden in waarnemingen in het Marsdiep (figuur 4). Die zijn gecorreleerd met de luchttemperatuur bij Den Helder. Verder blijkt uit de metingen in het Marsdiep dat de watertemperatuur er in de afgelopen drie decennia met ongeveer 1.5°C is toegenomen (Van Aken, 2008a). Deze locale temperatuurtrends zijn consistent met de trends op de rest van de Noordzee (figuur 4).

Figuur 4. Trends in de watertemperatuur op de Noordzee: ruimtelijk patroon (boven, bron Hadley Center, 2009) en locaal in het Marsdiep (beneden, naar van Aken, 2008a).

16

De anomalieën die in de afgelopen decennia worden waargenomen op het oostelijk deel van de Noord-Atlantische Oceaan blijken een duidelijke correlatie te vertonen met de ontwikkeling van de gemiddelde luchttemperatuur op het Noordelijk Halfrond (Beaugrand et al, 2009).

Neerslag en verdamping Het verschil tussen neerslag en verdamping is cruciaal voor de locale zoetwaterbalans. Veranderingen hierin de zijn van groot belang voor grondwater en zoetwaterlensvorming en voor de ecologisch zo belangrijke zoet-zout gradiënten. De dynamiek in het verschil tussen neerslag en verdamping op tijdschalen van dagen tot seizoenen is een belangrijke factor in de landbouw en de natuur (zie ook “Klimaat en zoetwatervoorziening, landbouw en natuur”). In Nederland is de jaarlijkse neerslag vanaf 1906 toegenomen met 18% (figuur 5). De grootste veranderingen traden op in de winter (+26%), het voorjaar (+21%) en de herfst (+26%). In de zomer is de neerslaghoeveelheid nauwelijks veranderd (+3%) (KNMI, 2006). De laatste jaren lijkt er sprake van een stijging van het aantal dagen met zware neerslag in Nederland (Sluijter, 2008). Vooral op seizoensbasis zijn dus vrij sterke veranderingen in de gemiddelde neerslagsom waargenomen. Maar over veranderingen in extremen is veel minder bekend. Vooral in het voor- en najaar wijken de neerslaghoeveelheden aan de kust en in het waddengebied doorgaans af van die in het binnenland. In het voorjaar valt gemiddeld minder neerslag aan de kust, in het najaar meer (Heijboer en Nellestijn, 2002). Daarom is het ook interessant trends in het kustgebied te vergelijken met trends in het binnenland.

Figuur 5. Waargenomen jaarlijkse neerslagsommen in Nederland, gemiddeld over 13 hoofdstations (Bron: KNMI).

17

Een dergelijke analyse is uitgevoerd door Lenderink et al. (2009), waarbij het kustgebied werd gedefinieerd als de strook land die binnen 30 km van de kust ligt. In de periode tussen 1951 en 2006 is de trend van toenemende neerslag in het kustgebied consistent groter dan in het binnenland. Vooral de maanden juni tot en met september laten een forse trend zien in de richting van een relatief nat kustgebied. De analyse van Lenderink et al. (2009) suggereert een grote invloed van de temperatuur van het Noordzeewater op de neerslagintensiteit. In het Nederlands kustgebied is de buienintensiteit met zo’n 15% per graad temperatuurstijging van het zeewater toegenomen, tegenover 5% per graad in het binnenland (figuur 6). Er bestaan nog veel vragen rond de precieze werking van dit effect. Specifieke invloed van dit effect op neerslagtrends in de noordelijke regio is onduidelijk. In het kustgebied zijn duidelijke regionale verschillen in neerslagregime te onderkennen (Buishand et al., 2009), maar het is onduidelijk hoe die verschillen ontstaan en of te trend per onderscheiden regio verschillen.

Figuur 6. Analyse van de waargenomen neerslagintensiteit aan de kust versus die in het binnenland verband tussen dagelijkse neerslag in zeewatertemperatuur van de Noordzee in juli-september (Bron: Lenderink en Beersma, 2008). Waarnemingen zijn gegroepeerd per circulatietype. Het circulatietype is een goede voorspeller voor de gemiddelde dagelijkse neerslag, uitgedrukt in mm. Zo valt er bij aanvoer van lucht uit het westen gemiddeld meer neerslag dan bij aanvoer uit het oosten. Daarom staat op de x-as de gemiddelde dagelijkse neerslag als indicatie voor het circulatietype. Binnen afzonderlijke groepen van op elkaar lijkende circulatietypes is vervolgens een lineair verband bepaald tussen zeewatertemperatuur en neerslagintensiteit. De verticale as geeft dit verband aan, als de toename in de hoeveelheid neerslag per graad verhoging van de zeewatertemperatuur. Daarbij is een onderscheid gemaakt tussen kustgebied (afstand tot de kust kleiner dan 30 km, blauw) en binnenland (rood). Bij circulatietypes met veel neerslag (meer dan 3 à 4 mm per dag) wordt vaker lucht uit het westen aangevoerd en is de invloed van het zeewater het grootst, en loopt bij zeer natte circulaties (7 mm per dag) op tot ruim 1 mm per °C in het kustgebied. Dit komt neer op 15% per graad verhoging van de zeewatertemperatuur (zie stippellijnen). In het binnenland blijft het effect van zeewatertemperatuur daarbij beperkt tot ruim 5% per graad. Drogere circulatietypes (minder dan 3 à 4 mm neerslag per dag) gaan vaker gepaard met aanvoer van lucht uit het oosten, zodat het effect van de zeewatertemperatuur en het verschil tussen kustgebied en binnenland vrijwel verdwijnt. Zie ook Lenderink et al. (2009) voor meer gedetailleerde informatie over de analyse.

18

Een gedeelte van de neerslag verdwijnt via verdamping naar de atmosfeer. Het resultaat, de grondwateraanvulling, zorgt voor het ontstaan van zoetwaterlenzen onder de duinen, maar ook voor kleinere lenzen in de percelen tussen de sloten in de landbouwgebieden (zie ook ‘Klimaat en zoetwatervoorziening, landbouw en natuur’). Onder de duinen ijlt de zoetwaterlens zeer langzaam na op niet alleen het weer, maar ook op veranderingen in de vegetatie. Aan het begin van de twintigste eeuw waren de duinen veel kaler. Daardoor was de verdamping lager en de grondwateraanvulling groter. Door het actief vastleggen van de duinen met bomen en Helmgras, maar ook door natuurlijke successie, zijn de duinen langzaamaan dicht gegroeid, met een hoger verdamping en een lagere grondwateraanvulling tot gevolg. Grondwateraanvulling is de drijvende kracht achter de stroming van grondwater: daalt deze post met bijvoorbeeld 20%, dan daalt de grondwaterstand in infiltratiegebieden ten opzichte van de drainagebasis ook met ongeveer 20%. In het Nederlandse klimaat werkt een verschil in de verdamping met een factor twee tot drie door in de grondwateraanvulling. Verdamping is echter de meest onzekere post. Verdamping wordt in Nederland niet systematisch op grote schaal gemeten, maar een klimatologische trend wordt geschat uit berekeningen op basis van een eenvoudig model. Verdamping volgt daarbij uit de hoeveelheid zonnestraling en temperatuur. Dit is de zogenoemde referentiegewasverdamping, waarvan verondersteld wordt dat die de verdamping van een goed van water voorzien grasland in Nederland goed beschrijft (De Bruin en Lablans, 1998). Trends in de berekende referentiegewasverdamping zijn rechtstreeks terug te voeren op trends in de stralingsintensiteit en de temperatuur (zij het dat de gevoeligheid van het gebruikt model voor temperatuur relatief gering is; De Bruin en Lablans, 1998). Figuur 7 laat de berekende jaarlijkse referentiegewasverdamping zien voor twee meteorologische stations in het noorden (Eelde en De Kooy). De referentiegewasverdamping bij De Kooy is gemiddeld ongeveer 10% hoger, door de grotere hoeveelheid straling bij dat station (Heijboer en Nellestijn, 2002). De trends komen voor beide stations goed overeen. Daarin is een toename te zien in de referentiegewasverdamping sinds de jaren ’80. Mogelijk was deze trend al eerder ingezet (vergelijk Jacobs et al., 2009) maar de beperkte lengte van de reeks laat geen nadere analyse toe. Het gehanteerde verdampingsmodel houdt per definitie geen rekening met ontwikkelingen in de vegetatie en andere factoren die de verdamping bepalen, zoals wind, bodemvocht, plantenfysiologische reacties op het weer, CO2 concentratie in de atmosfeer en ontwikkeling van de vegetatie (Kruijt et al., 2008). Er zijn aanwijzingen dat drogere zomers op de duinen zullen leiden tot een groter aandeel in de vegetatie van weinig verdampende kale grond, mossen en korstmossen (Witte et al., 2008). Als neerslag meer valt in de vorm van hevige buien, in plaats van gelijk matig over het jaar, zal dat leiden tot een verlaging van de interceptieverdamping. Om dit effect te kunnen beoordelen moet de interceptiepost expliciet in verdampingsmodellen worden gesimuleerd, en niet zijn weggewerkt in een empirisch vastgestelde gewasfactor.

19

Referentiegewasverdamping (mm)

700 650 600 550 500

Eelde

450

De Kooy 400 1960

1970

1980

1990

2000

2010

Jaar Figuur 7. Referentiegewasverdamping in Noord-Nederland (Data: KNMI). De getrokken lijn is een voortschrijdend 10-jarig gemiddelde.

Bovengenoemde bodem- en vegetatieafhankelijke factoren bepalen in hoge mate de werkelijk optredende verdamping en zijn belangrijk voor de seizoensdynamiek ervan. Voor het schatten van de werkelijke verdamping wordt doorgaans een (seizoensafhankelijke) gewasfactor toegepast (De Bruin en Lablans, 1998). Deze gewasfactoren zijn vooral voor landbouwgewassen bepaald en daarop toegepast. Voor natuurlijke vegetatie zijn ze lastiger toepasbaar en bovendien nauwelijks bekend. Ook blijken de bestaande gewasfactoren onzeker te zijn. Waarnemingen van het weerstation “Haarweg” bij Wageningen uit de periode 1992-2008 geven aan dat de werkelijke, rechtstreeks gemeten verdamping van het grasland van dat weerstation op jaarbasis gemiddeld ongeveer 25% lager is dan de referentiegewasverdamping, wat in dit geval neerkomt op een gemiddelde gewasfactor van 0.75 in plaats van 1. Dit is waarschijnlijk een effect van lage bodemvochtgehaltes. Op seizoensbasis was de relatie tussen waargenomen verdamping en referentiegewasverdamping bovendien bijzonder zwak (Jacobs et al., 2009). Het verschil tussen neerslag en referentiegewasverdamping, potentieel neerslagoverschot genoemd, wordt vaak als droogte-indicator gedurende het groeiseizoen gebruikt (Beersma et al., 2004). Omdat deze niet gebaseerd is op werkelijke verdamping, en bovendien geen rekening houdt met aanvoer van water via de bodem is dit dus slechts een klimatologische droogteindicator, die indicatief is onder de huidige klimatologische omstandigheden. De beschikbare reeksen suggereren geen trend in het landgemiddelde maximale potentiële neerslagtekort (figuur 8).

20

. Figuur 8. Maximale potentiële neerslagtekort in april-september (blauw) en in maart-april (rood) tussen 1906 en 2007 (Bron: Lenderink en Beersma, 2008).

Wel treden er duidelijke verschillen op in de berekende droogte tussen de kustregio’s en het binnenland. In de droge jaren 1976 en 2003 was het berekende maximale neerslagtekort in de Noordwestelijke kustregio 50-60 mm (14-26%) groter dan het Nederlands gemiddelde. Dit komt omdat aan de kust in het voorjaar minder neerslag valt en door een gemiddeld lagere bewolkingsgraad de stralingsintensiteit hoger is (Lenderink en Beersma, 2008). Hoe de werkelijke droogte (gedefinieerd als het verschil tussen neerslag en werkelijke verdamping) zich heeft ontwikkeld in het waddengebied is niet bekend. Naast eerdergenoemde factoren spelen door de mens aangebrachte veranderingen in de inrichting daarbij ook een belangrijk rol. Zo hebben activiteiten in het kader van ruilverkavelingen, aanleg van afwateringssloten uit duinontginningen en -bossen en grondwateronttrekkingen ten behoeve van drinkwaterwinning in de loop van de afgelopen eeuw voor structureel lagere drainageniveaus gezorgd.

Wind, wateropzet en zeespiegel Wind is naast een bron van energie in het waddengebied vooral van belang door zijn invloed op de vorming van golven en de wateropzet bij stormvloeden. Wanneer een hoge wateropzet en vloed samengaan is er een verhoogde kans op overstroming. Wateropzet en golfenergie spelen samen met zeeniveau en getijdenbeweging een belangrijke rol in de totstandkoming van het dynamische geomorfologische evenwicht in het waddengebied, via hun invloed op de verdeling van sedimentmateriaal in het waddengebied en de ontwikkeling van geulen en zandplaten. De wind heeft invloed op de eigenschappen van een golfveld en op de wateropzet door windkracht en windrichting. Aan de Noordzeekust van de eilanden worden het golfklimaat en de windopzet sterk bepaald door de windvelden in de Noordzee. In de Waddenzee is vooral sprake van lokaal opgewekte windgolven; de golven vanuit de Noordzee - mogelijk met uitzondering van de lange golven - worden namelijk uitgedempt op de buitendelta van het zeegat en de golfenergie zal zich landwaarts verder spreiden door refractie, diffractie en stromingsprocessen.

21

In de afgelopen decennia was de voor Europese stormen bepalende atmosferische stroming boven het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan gemiddeld sterker dan in de periode daarvoor, en volgde die stroming een noordelijker baan. Het is niet duidelijk of die waargenomen verandering samenhangt met het antropogene broeikaseffect, of meer met de natuurlijke variabiliteit op lange termijn (KNMI, 2006). In Nederland is de gemiddelde windsterkte in de afgelopen periode licht afgenomen (Sluijter, 2008). Dit is ook duidelijk te zien in de zogenoemde Windex. Dit is een index die wordt afgeleid uit de elektriciteitsproductie van windmolens, en die de gestandaardiseerde energie opbrengst ten opzichte van een langjarig gemiddelde aangeeft (Segers, 2009). De Windex is sinds 1988 met ruim 20% gedaald (WSH, 2009; zie ook Sluijter, 2008). Smits et al. (2005) hebben de trends in het Nederlandse stormklimaat geanalyseerd voor de periode 1962-2002. Over heel Nederland bezien is het aantal gebeurtenissen met ten minste een krachtige wind (6 Bft) in het binnenland en een harde wind (7 Bft) aan de kust sinds 1962 duidelijk afgenomen (Figuur 9), met 5-10% per decennium. Maar de waarnemingsstations vertonen grote verschillen qua trend. In delen van het kustgebied en rond het IJsselmeer lijkt de negatieve trend wat zwakker dan in de rest van het land. Ook zijn er delen met een (licht) positieve trend, zoals in het noordoosten. Trends in het aantal zware stormen (10 Bft of meer) zijn voor Nederland momenteel niet te bepalen, omdat die te weinig voorkomen en dus onvoldoende gerepresenteerd zijn in de huidige meetreeksen (Sluijter, 2008; Smits et al., 2005). Al met al zijn bestaan onzekerheden over de trends in het windklimaat van Nederland en dus ook van het waddengebied. Wateropzet is het verschil in waterstand tussen het astronomisch voorspelde getij en de (gemeten) verhoging ten gevolge van weersinvloeden. De verhoging aan de kust is de resultante van een aantal invloeden: regionale windvelden boven de Noordzee (grootschalige gradiënten in waterstand), lokale windvelden (lokale opstuwing) en de luchtdrukverdeling. In gebieden met lage luchtdruk zal de zeespiegel extra omhoog komen, wat in de oceanografie het "inverted barometer effect" wordt genoemd. Een verandering

Figuur 9. Jaarlijks aantal stormen in Nederland (windkracht > 6 in het binnenland en > 7 aan de kust (Bron: KNMI).

22

van 1 hPa in de luchtdruk komt daarbij overeen met een stijging van 1 cm in waterspiegel. In de kustzone komt daar nog een beperkt effect bij t.g.v. de aanwezigheid van brekende golven. Voor het Nederlands kustgebied is de wind uit het Noordnoordwesten van bijzonder belang. Door de grote aanstrijklengte over de Noordzee kan een wind uit deze richting tot relatief hoge golven en een relatief hoge wateropzet leiden. Hoewel het aantal westenwinden in de late winter en het vroege voorjaar momenteel een toename vertoont (Van Oldenborgh et al., 2009), lijkt het aantal situaties met noord tot noordwestenwinden niet toe of af te nemen. Een analyse van het aantal stormen waarbij de wateropzet in de Noordzee hoger was dan 90cm vertoont in overeenstemming met de waarnemingen aan windsnelheid en –richting dan ook geen duidelijke trend. Daarentegen suggereren waarnemingen in de Duitse Bocht een trend in de waargenomen hoogste waterniveaus (figuur 10). Mogelijk is het waddengebied extra gevoelig voor veranderingen in de wateropzet (zie regiospecifieke klimaatscenario’s). Het zeeniveau ten opzichte van het land is voor het waddengebied van bijzonder belang wegens zijn grote invloed op de geomorfologische processen en specifieke ecosystemen (zoals kwelders) aan de kust (FitzGerald et al., 2008). De relatieve zeespiegelstijging is de stijging van het gemiddelde zeeniveau ten opzichte van het landniveau. Deze wordt bepaald door de wereldwijde absolute stijging van de zeespiegel, met mogelijke regionale effecten daarin, en de bewegingen van het land.

Figuur 10. Ontwikkeling van het jaarlijks hoogste waterniveau bij Husum, Duitsland, sinds 1868 (Bron: Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein).

23

De gemiddelde zeespiegelstijging wordt enerzijds veroorzaakt door de toename van de totale massa van het oceaanwater als gevolg van afsmeltend landijs. Anderzijds speelt thermische expansie door klimaatverandering een rol(IPCC, 2007). Locaal kunnen grote verschillen optreden onder invloed van stromingspatronen in de atmosfeer en de oceaan (IPCC, 2007; Von Storch en Woth, 2008), en door veranderingen in het zwaartekrachtveld door de redistributie van massa (Mitrovica et al., 2001; Katsman et al., 2008b). In Nederland daalt de bodem met gemiddeld ruim 1 mm per jaar door geologische processen. Daarbij kunnen locaal effecten als gevolg van gas-, olie- en grondwaterwinning optreden, waardoor verschillen in bodemdaling binnen Nederland groot kunnen zijn (Katsman et al., 2008a). Het zeeniveau is in het verleden doorgaans bepaald aan de hand van peilschalen. Maar deze representeren slechts een zeer beperkt deel van de oceaan (Nerem et al, 2006). Hoewel de lengte van de beschikbare waarnemingsreeksen een voordeel is, zijn deze reeksen mogelijk niet altijd homogeen, bijvoorbeeld door de invloed van waterbouwkundige werken op het getijde nabij de peilschalen. Dergelijke effecten doen zich vooral sinds de jaren ‘50 voor (Katsman et al., 2008a). Sinds 1992 worden daarnaast ook satellieten gebruikt om veranderingen in het zeeniveau te bepalen. Deze waarnemingen zijn geografische veel representatiever, maar de tijdreeks is nog relatief kort. Op wereldschaal leveren ze 10-daagse gemiddelden van het zeeniveau met een nauwkeurigheid van ongeveer 4-5 mm. Van 1992 tot 2003 geven metingen met de satellieten een gemiddelde stijging van 3.1 ± 0.4 mm/jaar aan. De waargenomen regionale verschillen zijn echter bijzonder groot, en in de waarnemingsperiode sinds 1992 is de zeespiegel in sommige gebieden zelfs gedaald volgens deze meetgegevens (Nerem et al., 2006). Het gemiddelde van waarnemingen van 6 hoofdstations aan de Nederlandse kust geeft aan dat de locale zeespiegel in de vorige eeuw gemiddelde met 1.8 à 1.9 mm/jaar is gestegen, wat dicht in de buurt komt van de wereldgemiddelde stijging gedurende de vorige eeuw (figuur 11). De trends variëren onderling echter sterk, voor de periode 1950-2008 van 0.9 mm/jaar bij Terschelling, tot 2.8 mm/jaar bij Hoek van Holland (Katsman et al., 2008a). De door satellietwaarnemingen gesuggereerde versterkte trend is vooralsnog niet duidelijk waarneembaar in de waarnemingen aan de Nederlandse kust (Dillingh, 2008). Ook in het waddengebied zijn er ruimtelijke en temporele verschillen in de waargenomen trends. Het gemiddelde zeeniveau in het waddengebied is in de afgelopen eeuw met 1-2 mm per jaar gestegen en het gemiddelde hoogwaterniveau met 2-2,5 mm/jaar. In het gemiddelde laagwaterniveau is nauwelijks een trend te ontdekken. Een deel hiervan hangt samen met mondiale trends, een ander deel met locale en regionale effecten zoals atmosferische circulatie en oceaanstromingen, gaswinning, en waterbouwkundige werken (Hofstede, 2005). Waarschijnlijk niet door menselijk ingrijpen beïnvloede stations in de Duitse Bocht suggereren een zeespiegelstijging ter plekke van ongeveer 2 mm per jaar (Von Storch et al., 2008).

24

Gemiddelde zeestand 6 hoofdstations 10,00

cm boven NAP

5,00 0,00 -5,00 -10,00 -15,00 -20,00 y = 0,1864x - 368,05

-25,00 1880

1900

1920

1940

1960

1980

2000

2020

jaar

Figuur 11. Waargenomen jaargemiddelde zeespiegelstand langs de Nederlandse kust, gemiddeld voor 6 hoofdstations, tussen 1900 en 2004, ten opzichte van NAP. (Bron: RWSRIKZ).

25

26

Regiospecifieke klimaatscenario’s voor het waddengebied Klimaatverandering in het waddengebied hangt in de eerste plaats af van mondiale trends, volgt daarbij ook de landelijke trends, maar deels spelen regiospecifieke effecten spelen een rol. De inzichten over mondiale klimaatverandering van het IPCC zijn door het KNMI in 2006 omgezet naar Nederlandse klimaatscenario’s (KNMI’06; Van den Hurk et al., 2006). Klimaatverandering in Nederland hangt voor een deel direct samen met de mondiale veranderingen. Daarnaast spelen mogelijke veranderingen in de circulatiepatronen (stromingspatronen in de atmosfeer) in onze omgeving (West-Europa) en de daarmee samenhangende veranderingen in de windrichting een rol. De windrichting bepaalt in hoge mate de variaties in het weer in Nederland, en daarmee dus ook de karakteristieken van het klimaat (Lenderink et al., 2007; Van Oldenborgh en Van Ulden, 2003). In de klimaatscenario’s voor Nederland uit 2006 (Van Den Hurk et al, 2006) gaat het KNMI uit van een gematigde wereldwijde temperatuurstijging (1°C in 2050 en 2°C in 2100) óf een hogere stijging (2°C in 2050 en 4°C in 2100). Bovendien wordt onderscheid gemaakt naar het al dan niet optreden van een verandering in de circulatiepatronen in West-Europa. Dit leidt samen dus tot vier scenario’s. Daarnaast zijn er twee scenario’s geconstrueerd voor de zeespiegelstijging, die op verzoek van de Deltacommissie in 2008 nader beschouwd zijn en verder verwerkt tot plausibele - maar minder waarschijnlijke - bovengrensscenario’s (Vellinga et al., 2008). In dat kader is ook het scenario voor windklimaat en stormopzet aan de Nederlandse kust nader beschouwd. Met de Nederlandse scenario’s kunnen ook meer locale projecties gegenereerd worden voor temperatuur, neerslag en daaraan gerelateerde variabelen zoals het aantal zomerse dagen (maximumtemperatuur boven 25°C) of het aantal dagen met significante neerslag (neerslaghoeveelheid meer dan 1 mm.d-1). Daarbij worden de veranderingen van de gemiddelden én de variabiliteit voorgeschreven door het gekozen KNMI’06 scenario. Met die veranderingen worden vervolgens (historische) reeksen van waarnemingen van het KNMI waarnemingsnetwerk geschaald. Na interpolatie van deze geschaalde resultaten ontstaat een toekomstig ruimtelijk patroon, gebaseerd op het patroon in het huidige klimaat. Op deze manier ontstaat dus een beeld van de regionale verschillen in de klimaatscenario’s. In de procedure wordt expliciet rekening gehouden met het feit dat gemiddelden anders kunnen veranderen dan extremen. De grootste tekortkomingen van de procedure hebben te maken met het feit dat de toekomstige patronen gebaseerd zijn op waarnemingen uit het verleden. De procedure resulteert in een licht aangepaste projectie van de huidige ruimtelijke en temporele patronen op de toekomst. Daardoor blijven de huidige regionale verschillen in

27

de scenario’s ruwweg gehandhaafd. Het is echter maar zeer de vraag of de impliciete aanname van ongeveer gelijkblijvende patronen geldig zal zijn bij een eventuele verandering van de circulatiepatronen. Klimaatverandering in de komende decennia (tot ca 2050) is minder onzeker dan daarna, doordat die grotendeels bepaald wordt door de broeikasgasemissies tot nu toe (Lowe et al, 2009). Voor de verdere toekomst wordt de onzekerheid veel groter doordat het klimaat dan mede afhangt van het emissiebeleid in de komende jaren (IPCC, 2007), en van slecht begrepen koppelingen tussen klimaat en broeikasgasemissies uit oceanen en op land (Friedlingstein et al., 2006). De onzekerheden in de geprojecteerde temperatuurveranderingen zijn veel kleiner dan die voor neerslag, wind en zeespiegelstijging. Tenslotte zijn toekomstige veranderingen onzekerder naarmate de beschouwde schaal kleiner wordt.

Temperatuur De stijging van de temperatuur zet in alle huidige klimaatscenario’s door. Halverwege deze eeuw kan de zomertemperatuur in Nederland met gemiddeld 0.9-2.8°C gestegen zijn. Aan het eind van de eeuw zijn de verschillen volgens deze scenario’s 1.7-5.6°C. Dit gaat gepaard met een toename van het aantal warme, zomerse en tropische dagen (maximumtemperatuur hoger dan 20°C, 25°C, respectievelijk 30°C), waardoor aan de kust per jaar ongeveer evenveel zomerse dagen kunnen optreden als nu in het binnenland (van den Hurk et al, 2006). De extreme maximumtemperaturen nemen sterker toe dan de gemiddelde temperaturen. In Nederland zijn aan het einde van deze eeuw volgens een recente analyse (Sterl et al., 2008b) extreme maximumtemperaturen tot ruim boven 40°C mogelijk (Sterl et al., 2008a). Ook de gemiddelde wintertemperatuur neemt in alle scenario’s toe, met 0.9-2.3 °C tot 2050 en 1.8-4.6°C in 2100. Daarbij neemt het aantal ijs- en vorstdagen af, vooral wanneer de wind in de winter vaker uit het westen zal waaien. De temperatuur op de koudste winterdag stijgt iets sneller dan de gemiddelde wintertemperatuur. Uitgaande van een eenzelfde trend in de zeewatertemperatuur voor de Nederlandse kust als in de luchttemperatuur op het land (Wessels et al., 1999) kunnen op grond van bovenstaande op de lange termijn veranderingen in de jaargemiddelde zeewatertemperatuur van rond 2°C-5°C verwacht worden. Maar in hoeverre de eerder gerapporteerde koppeling tussen de temperatuur op zee en op land in de toekomst in stand blijft is onbekend. In figuur 12 zijn de landelijke temperatuurtrends via bovenbeschreven procedure vertaald naar regionale patronen in het aantal zomerse dagen voor het waddengebied weergegeven. In appendix A geven we de trends van nog enkele met temperatuur samenhangende grootheden zoals het aantal warme, of tropische dagen en het aantal vorst- en ijsdagen. Daarbij is uitgegaan van de scenario’s gebaseerd op een sterke stijging van de wereldgemiddelde temperatuur.

28

Globaal komt daar het volgende beeld naar voren. Het aantal warme dagen per jaar in het waddengebied verdubbelt ruwweg in 2050 voor het W+ scenario, het aantal zomerse dagen verdrievoudigt bijna en het aantal tropische dagen verzesvoudigd. Voor het W scenario nemen deze kansen toe met respectievelijk een factor anderhalf, twee en drie (warm, zomers, tropisch). De kans op warme perioden neemt dus toe, en die op extremen relatief nog meer. Verder landinwaarts is de frequentie en de relatieve toename in alle gevallen nog groter. Andersom neemt de kans op koude perioden in de winter af. Het aantal vorstdagen halveert ruwweg in 2050 voor het W+ scenario en het aantal ijsdagen neemt af met een factor drie tot vier. Neerslag en verdamping Veranderingen van de neerslag zijn minder consistent in de verschillende scenario’s dan die van de temperatuur. Vooral voor de zomerneerslag zijn de verschillen tussen de scenario’s groot. In de scenario’s zonder circulatieveranderingen neemt de zomerneerslag landelijk bezien licht toe, met 3-6% in 2050, maar in de scenario’s met circulatieveranderingen neemt de zomerse neerslagsom juist af, met 10-19%. Daarbij neemt het aantal natte dagen in de zomer af, met 2-19%. Verder neemt in alle scenario’s de extreme neerslag toe. De dagsom van de neerslag met een terugkeerperiode van eenmaal per tien jaar is in 2050 met 5-27% toegenomen, waarbij het verschil in de scenario’s zonder circulatieverandering veel groter is dan in de scenario’s met circulatieverandering. Voor de winterperiode geven de scenario’s een consistenter beeld, zij het met de nodige onzekerheid. In alle gevallen neemt de winterse neerslagsom toe, met 4-14% halverwege de 21e eeuw, én het aantal natte dagen in de winter neemt licht toe. De dagsom van neerslag met een terugkeertijd van eenmaal per 10 jaar neemt toe met 4-12%. Aan het eind van de eeuw zijn alle bovengenoemde verschillen ruwweg verdubbeld ten opzichte van de verschillen in 2050. In figuur 13 en in appendix A zijn de landelijke neerslagtrends via bovenbeschreven werkwijze vertaald naar regionale patronen voor het waddengebied. Daarbij is uitgegaan van de scenario’s gebaseerd op een sterke stijging van de wereldgemiddelde temperatuur. Deze laten in de eerste plaats zien dat de jaarlijkse neerslag in het W scenario toeneemt, maar in het W+ scenario gelijk blijft of zelfs afneemt. Dit verschil speelt sterk in de zomer, in de winter zijn beide scenario’s zeer vergelijkbaar. De regen valt ook in een beperkter aantal dagen. Het aantal dagen met enige regen neemt licht af, vooral in het W+ scenario. Het aantal dagen met veel regen neemt toe, vooral voor juist het W scenario. In het kustgebied worden de trends in extreme neerslag in de nazomer en de herfst mogelijk verder beïnvloed door de hoger wordende zeewatertemperatuur. Deze invloed is nog niet in de scenario’s verwerkt. Op grond van de beschikbare waarnemingen leidt een toename van de zeewatertemperatuur met 2°C bij circulaties die normaal gesproken tot veel neerslag leiden (aanvoer uit westelijke richtingen) tot een toename van de neerslagintensiteit aan de kust met 30%. Het precieze mechanisme hierachter

29

Figuur 12. Het aantal zomerse dagen in het waddengebied en de Waddenprovincies nu en in de toekomst voor respectievelijk het KNMI W en W+ scenario. Zie tekst voor uitleg en appendix A voor scenario’s van andere variabelen zoals het aantal warme of tropische dagen en het aantal vorst- en ijsdagen.

30

Figuur 13. De gemiddelde neerslag in het waddengebied en de Waddenprovincies nu en in de toekomst voor respectievelijk het KNMI W en W+ scenario. Zie tekst voor uitleg en appendix A voor scenario’s van andere variabelen zoals het neerslag in winter en zomerseizoen en het aantal dagen met neerslag of met veel neerslag.

31

is nog onduidelijk en wordt in de huidige modellen nog niet goed gerepresenteerd (Lenderink et al., 2009). De klimaatscenario’s van het KNMI uit 2006 doen ook een uitspraak over mogelijke veranderingen in de verdamping. Dat gebeurt op basis van het eerder genoemde eenvoudige model, waarin verdamping uitsluitend bepaald wordt door de luchttemperatuur en de stralingsintensiteit (De Bruin en Lablans, 1998). Berekeningen met dat model voor de klimaatscenario’s zonder circulatieverandering geven aan dat de zo berekende referentiegewasverdamping in de zomerperiode halverwege deze eeuw met ruim 3% per graad wereldgemiddelde temperatuurstijging zou kunnen toenemen, en iets minder dan 8% per graad met circulatieverandering. Voor de zomerperiode betekent dit een toename van ruim 15% bij het W+ scenario (Van den Hurk et al, 2006). Ook is de mogelijke ontwikkeling van het potentiële neerslagtekort (referentiegewasverdamping minus neerslag) binnen een jaar geanalyseerd bij snelle verandering van de wereldgemiddelde temperatuur met en zonder circulatieverandering. In het eerste geval lijkt de mediane ontwikkeling op de huidige ontwikkeling. In het tweede geval, met circulatieverandering, neemt het potentiële neerslagtekort in de zomermaanden (JJA) sterk toe, tot een maximumwaarde die ongeveer tweemaal zo groot is als de huidige (Van den Hurk et al., 2006). De cijfers uit de KNMI scenario’s over verdamping en neerslagoverschot of tekort houden geen rekening met eventuele interacties tussen de verdamping en aanpassing van vegetaties aan klimaat of andere verandering in vegetaties. Hoe de voor veel sectoren meer relevante werkelijke verdamping, het werkelijke neerslagoverschot en de dynamiek daarin regionaal zullen veranderen blijft daarmee onduidelijk. Juist voor de Waddeneilanden is het van echter van groot belang te weten hoe de verdamping van de vegetatie zich aanpast aan het klimaat. In een studie naar de potentiële effecten van klimaatverandering in de Amsterdamse Waterleidingduinen werden drie verdampingsregulerende mechanismen onderscheiden waarmee de vegetatie zich aanpast aan veranderingen in weer en klimaat. Het eerste is dat planten in droge tijden hun huidmondjes sluiten om zo hun verdamping te reduceren. Dit mechanisme is redelijk bekend en wordt gesimuleerd in alle hydrologische modellen. Het klimaat beïnvloedt echter ook de verdampingseigenschappen van de vegetatie. In samenwerking met Alterra heeft KWR onlangs aangetoond dat een hogere CO2-concentratie ervoor zorgt dat planten zuiniger omgaan met water (Kruijt et al., 2008). Sinds dit onderzoek houden hydrologen voortaan rekening met het zogenoemde CO2-effect. De uiteindelijke consequenties van het CO2-effect onder invloed van klimaatverandering zijn echter hoogst onzeker. Voor de duinen op de Waddeneilanden is een derde mechanisme van belang (Witte et al., 2008): in de duinen stijgt het aandeel kale grond en het aandeel niet-wortelende planten (mossen en korstmossen) naarmate de zomer droger wordt. Omdat kale grond en (korst)mossen veel minder verdampen dan wortelende vaatplanten, zorgt dit voor een daling van de

32

werkelijke verdamping. Indicatieve berekeningen tonen aan dat in het W+ klimaatscenario’s (snelle stijging van de wereldgemiddelde temperatuur met circulatieverandering) het aandeel kale grond op zuidhellingen van duinen in 2050 kan zijn gestegen van 30% tot meer dan 80%. Het samenspel van klimaat, bodem, water en vegetatie is echter nauwelijks begrepen, laat staan goed gekwantificeerd. Dit betekent dat effecten op waterhuishouding en ecosystemen van natuurlijke variaties in het weer, nog niet goed kunnen worden voorspeld. Inrichtingsfactoren en hun mogelijke ontwikkeling compliceren het beeld verder.

Wind, wateropzet en zeespiegel De klimaatscenario’s van het KNMI uit 2006 suggereren dat de gemiddelde windsterkte nauwelijks of hoogstens licht toeneemt in de loop van deze eeuw. Dit geldt ook voor de hoogste daggemiddelde windsnelheid per jaar. Verschillen blijven in alle scenario’s tot hooguit enkele procenten, waarbij de scenario’s met circulatieverandering de wat grotere verschillen laten zien (Van den Hurk et al., 2006). Deze trend is bevestigd in de voor de Deltacommissie in 2008 uitgevoerde studie door Sterl et al. (2008). In verband met wateropzet en golfklimaat zijn naast veranderingen in de windsterkte ook veranderingen in de windrichting van belang (Von Storch en Woth, 2008). Winden met een noordelijke component zullen tot een relatief hoge wateropzet en hoge golven in het Nederlands kustgebied leiden. Een aantal klimaatmodellen laat een (verdere) toename van het aantal westenwinden zien, maar geen toename van noordenwinden. Daardoor is er volgens deze scenario’s vooralsnog geen toename van het aantal situaties met extreem hoge wateropzet te verwachten, en zullen toekomstige stormvloedniveaus vergelijkbaar blijven met de huidige niveaus. De resultaten van zogenoemde downscalingstudies voor storm en stormvloeden wijzen vrij consistent op veranderingen die klein zijn in vergelijking met de variabiliteit in het klimaat en de onzekerheid in de actuele 10.000-jaar terugkeerwaarden (Sterl et al., 2008). Belangrijke details van windklimaatverandering op in het waddengebied zijn nog onduidelijk, evenals de gevolgen die dit heeft voor het golfklimaat, wateropzet en de daarmee samenhangende processen als aanvoer van zand en kustvorming. Zo blijkt de kust van de Waddenzee volgens recente Duitse modelberekeningen extra gevoelig te zijn voor een eventuele toename van de wateropzet (Weisse et al., 2009). Hoewel dit effect zich vooral concentreert rond de Duitse Bocht is het in het waddengebied volgens die berekeningen nog duidelijk merkbaar (figuur 14). Deze resultaten van de scenariostudies naar wateropzet in de Noordzee lijken robuust te zijn, maar er blijven er nog diverse onzekerheden bestaan (Von Storch en Woth, 2008). De onzekerheden in het toekomstige regionale stormklimaat blijven groot, voornamelijk door de onzekerheden in de emissiescenario’s die de uitkomsten van klimaatmodellen betreffende atmosferische drukpatronen en wind mede bepalen. Ook veranderingen in de morfologie van de kust hebben een grote invloed op wateropzet en golfklimaat, maar zijn eveneens bijzonder onzeker. Betreffende

33

het golfveld zijn de ruimtelijke verschillen tussen de modellen groot, en het 99percentiel van significante golfhoogte in de door Sterl et al. (2008) beschouwde modellen wordt in alle gevallen onderschat. Voorts kunnen door erosie, sedimentatie en waterbouwkundige ingrepen veroorzaakte locale veranderingen in waterdiepte een significant effect op de stormvloedhoogten hebben (Von Storch en Woth, 2008). Zulke effecten maken ook de interpretatie van waarnemingen bijzonder lastig (Sterl et al., 2008). Een beoordeling van hun invloed op stormvloedhoogten in het waddengebied vereist nader onderzoek. Het is belangrijk in de scenario’s niet alleen gemiddelden en de extremen in de windvelden te beschouwen, maar ook rekening te houden met de iets meer dan gemiddelde windvelden. Deze kunnen voor het Nederlandse kustgebied heel belangrijk zijn, omdat daarbij sprake is van een combinatie van meer dan gemiddelde windsnelheden met een relatief hoge frequentie van voorkomen. Extreme windvelden zijn wel veel energierijker maar door een zeer geringe frequentie van voorkomen is het hydrodynamische en morfologische effect mogelijk minder belangrijk.

Figuur 14. Gesimuleerd verschil in de jaarlijkse 99.5 percentielwaarden voor wateropzet (kleuren), tussen de periodes 2071-2100 en 1961-1990, bij IPCC emissiescenario A2 (Weisse et al., 2009). Contouren laten de waarden voor de periode 1961-1990 zien.

34

Voor een schatting van veranderingen in de waterhoogte aan de kust kunnen als een eerste benadering de gemiddelde zeespiegelstijging en wateropzet worden opgeteld. Niet-lineaire effecten blijven qua orde van grootte beperkt tot ~10% van de verandering in het gemiddelde zeespiegelniveau (Vellinga et al., 2008). De huidige KNMI scenario’s voor zeespiegelstijging wijken iets af van de in 2006 gepresenteerde scenario’s (Van den Hurk et al., 2006) en houden bij een snelle stijging van de wereldgemiddelde temperatuur rekening met een absolute zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust van 20 à 35 cm in 2050, oplopend tot 40 à 80 cm in 2100. Deze projecties beschrijven de bandbreedte van de meest waarschijnlijke scenario’s, en baseren zich op regionale aanpassingen van de mondiale bevindingen uit het 4e IPCC rapport (Katsman et al., 2008b). De Deltacommissie heeft in 2008 aanvullende scenario’s laten construeren met als uitgangspunt het waarborgen van de veiligheid in Nederland op lange termijn (Vellinga et al., 2008). Op grond van dit uitgangspunt zijn deze aanvullende scenario’s opgesteld als plausibele, maar minder waarschijnlijke bovengrensscenario’s voor de periode na 2050. Ook deze projecties vallen voor een groot deel terug op de bevindingen in het 4e IPCC rapport (IPCC, 2007) en de scenario’s van het KNMI uit 2006 (Van den Hurk et al, 2006). Ze gaan echter uit van de in dat rapport gegeven bovengrens voor een stijging van de wereldgemiddelde temperatuur met 6° rond het jaar 2100. Verder zijn onder andere nieuwe inzichten in ijskapdynamica verwerkt (Katsman et al., 2008b). Tot het jaar 2050 zijn komen deze aanvullende schattingen overeen met het oudere KNMI scenario uit 2006. Rond het jaar 2100 kan de absolute zeespiegelstijging langs de kust van Nederland oplopen tot maximaal 120 cm (Figuur 15). Ook dit aanvullende scenario bevat grote onzekerheden (Katsman et al, 2008b, Kabat et al. 2009). Naast de projecties voor absolute zeespiegelstijging moet in alle gevallen rekening worden gehouden met een bodemdaling langs die Nederlandse kust die gemiddeld ongeveer 11 cm per

Figuur 15. Scenario’s voor zeespiegelstijging. De geprojecteerde zeespiegelstijging voor de Nederlandse kust in 2050, 2100 en 2200 (referentiejaar 1990). Effecten van de bodemdaling zijn in de grafiek niet meegenomen (Bron: Deltacommissie 2008; Kabat et al. 2009).

35

eeuw bedraagt. Deze bodemdaling kan locaal anders uitpakken, bijvoorbeeld door gaswinning. Zulke locale verschillen kunnen samen met waterbouwkundige werken en andere natuurlijke processen die de morfologie van de kustzone beïnvloeden een groot effect hebben op de dynamiek van het getij en de wateropzet (Von Storch en Woth, 2008). Op hun beurt beïnvloeden deze processen samen met zeespiegelstijging de morfologie van de kustzone. Menselijk handelen dat op zulke processen kan worden afgestemd, zoals onderhoud aan geulen, compliceert het beeld verder.

36

Verwachte effecten van klimaatverandering in het waddengebied Ecologie, natuur en visserij De gecombineerde effecten van opwarming, toename van extreme neerslag, zeespiegelstijging en verzoeting door toenemende rivierafvoer heeft gevolgen voor de ecologie, direct op de fysiologie, de levenscyclus en het gedrag van organismen, en indirect door de sterke geomorfologische veranderingen die kunnen optreden. De consequenties daarvan voor biomassa en productiviteit, soortensamenstelling en gedrag zetten de structuur en het functioneren van het voedselweb onder druk, met gevolgen voor duurzaam gebruik en robuuste bescherming van natuur. Hier volgen een paar voorbeelden om de diversiteit aan effecten te illustreren. Voor een meer volledige lijst van ecologische effecten van klimaatverandering verwijzen we naar het achtergronddocument ecologie. Uit metingen blijkt dat de saliniteit van het water bij het Marsdiep in de afgelopen periode is afgenomen (Figuur 16). Deze trend is voor een groot deel terug te voeren op een toename van afvoer van zoet rivierwater richting zee als gevolg van menselijke ingrepen om de waterstand in de Rijn en de afvoer van zoet water uit het IJsselmeer te reguleren. Maar de invloed van neerslag op de rivierafvoer blijkt bij het Marsdiep in hoge mate bepalend voor de variaties in saliniteit van jaar tot jaar (Van Aken, 2008b). De neerslagtrend in het Rijnstroomgebied is over het algemeen consistent met die in Nederland (Klein Tank et al., 2002). In de afgelopen decennia is vooral de neerslagsom in de winter toegenomen (zie figuur 17 en appendix A). De gemiddelde afname van het zoutgehalte in het Marsdiep is ecologisch niet heel erg van belang omdat de meeste wadsoorten prima kunnen leven bij matig brakke situaties. Pulsen van bijna volledig zoet water die enige dagen aanhouden hebben echter wel een groot effect. Zulke pulsen kunnen ontstaan bij recordafvoeren van de Rijn en IJssel. Als die niet opgevangen kunnen worden in het IJsselmeer maar geloosd moeten worden op het wad kan dat aanleiding geven tot massale sterfte van het bodemleven. Herstel daarvan kan jaren duren.

Figuur 16. Waargenomen jaargemiddelde saliniteit bij het Marsdiep (Bron: van Aken, 2008b).

37

Figuur 17. Trends in Europese neerslag gedurende het winterhalfjaar (Klein Tank et al., 2002).

Strenge winters blijken een voorwaarde te zijn voor een goede aanwas van nieuwe schelpdieren. Het uitblijven van strenge winters in de laatste decennia heeft een negatief effect gehad op de aanwas van mossels, kokkels en nonnetjes. Daarentegen gedijen exoten als de Japanse Oester en het muiltje uitstekend bij warme zomers en milde winters. Een recent gepubliceerde studie naar het voorkomen van het nonnetje in de Noordzee heeft aangetoond dat de populatie van nonnetjes is gereduceerd tot minder dan 10% van de populatie in 1970, mede onder invloed van de zachte winters in het afgelopen decennium (Beukema et al., 2009). In zachte winters vermageren deze schelpdieren sterk, ze groeien slecht in het daaropvolgend voorjaar en produceren minder eieren. Daarentegen zijn de zachte winters gunstig voor hun predatoren, vooral garnalen. Predatoren als garnalen en krabben dringen na strenge winters later in het seizoen het wad binnen waardoor jonge schelpdieren de kans krijgen op te groeien tot een formaat waarbij ze niet meer eetbaar zijn voor deze predatoren. Ook voor de gewone mossel is een dergelijk verband aangetoond tussen afname van populatie en wintertemperaturen, waarbij de kansen voor de exotische soorten door de warmere condities zijn toegenomen ten koste van de inheemse soorten (Nehls et al., 2006). Het is niet duidelijk in welke mate de geconstateerde verschuivingen in de soortensamenstelling zal doorzetten en wat de precieze gevolgen zijn voor het ecosysteem in de Waddenzee. Migratiepatronen van vogels worden bepaald door verschillen in temperatuur en voedselbeschikbaarheid tussen verschillende pleisterplaatsen. In de periode tussen 1987 en 2004 was er een afname zichtbaar in de populatie bij 12 van de 34 trekvogelsoorten met een significant voorkomen in het waddengebied (Blew et al., 2007). De afname wordt veroorzaakt door afname

38

in habitat kwaliteit en in de kwantiteit en kwaliteit van het beschikbare voedsel in de inter-getijdengebieden, met hun uitwerking op het broeden, foerageren en overwinteren van de vogels. Het aantal aanwijzingen dat klimaatverandering hierin direct en indirect een rol speelt neemt toe (Bairlein en Exo, 2007). Klimaatverandering heeft een directe invloed op kwantiteit en kwaliteit van habitat, via zeespiegelstijging en veranderingen in het weer. Indirect zijn er effecten via veranderingen in bijvoorbeeld het Arctische habitat en de beschikbaarheid van voedsel. Ook hebben temperatuurverandering en veranderingen in andere omgevingsfactoren een effect op de beschikbaarheid van voedsel in het waddengebied. Deze invloeden van klimaatverandering zijn echter lastig te identificeren, omdat ook veel andere processen zoals verstoring door de mens, bevissing, eutrofiering en vervuiling een grote rol spelen (Reineking en Südbeck, 2007). Door het veranderende klimaat neemt de kwaliteit van habitats in de inter-getijdengebieden af. Maar ook effecten op grote afstand kunnen een rol spelen. Er zijn aanwijzingen dat de biodiversiteit in het Arctisch gebied momenteel sterke veranderingen ondergaat door klimaatverandering, met bijbehorende, deels onbegrepen gevolgen voor de populaties van de trekvogels die het waddengebied aandoen (Zöckler, 2007). Hoe klimaatverandering precies zal uitpakken is niet te zeggen. Veel verwachtingen zijn nog speculatief en lopen uiteen. In de Waddenzee zijn er duidelijke verschillen in aantallen overwinterende vogels tussen strenge en zachte winters (Meltofte et al., 1994; zie figuur 18). Van een aantal soorten is bekend dat de voorjaarspopulatie bij een hogere lentetemperatuur kleiner is. Temperatuurstijging zorgt ervoor dat die soorten eerder in noordelijke richting migreren. Al met al kan verwacht worden dat met klimaatverandering ook veranderingen in migratiepatronen zullen optreden, maar het is moeilijk tot onmogelijk om te voorspellen in welke richting. Hiermee zal wel rekening moeten worden gehouden bij de interpretatie van telgegevens over de langere termijn, vooral als een alternatieve of bijkomende verklaring naast lokale verstoringen of veranderingen in het waddengebied (Reineking en Südbeck, 2007). Klimaatverandering zal tevens belangrijke effecten hebben op de terrestrische en semi-terrestrische ecosystemen in het waddengebied, de duinen en de kwelders op de eilanden en langs de vastelandskust. De “algemene” effecten van veranderingen in temperatuur en neerslag- en verdampingspatronen zullen evenals elders effecten hebben op de groeiplaats- en leefcondities van soorten. Deze zullen mogelijk leiden tot migraties van soorten uit en naar andere klimaatgebieden en daarmee tot veranderingen in verspreidingspatronen. Ook zullen, evenals in het natte wad, ecosysteemprocessen mogelijk verstoord worden door aantasting van voedselwebben, hetzij door het verdwijnen van prooisoorten of predatoren hetzij door andere mechanismen zoals mismatches tussen prooibeschikbaarheid en reproductieperioden van broedvogels (zoals het bekende voorbeeld van het tekort aan voedsel voor koolmezen na het uitkomen van de jongen).

39

Figuur 18. Verspreiding van waadvogels in de Waddenzee in koude (links) en milde (rechts) winters tussen 1980-1991 (Meltofte et al., 1994).

Een structureel klimaatprobleem voor de duinen en de kwelders in het waddengebied is echter dat het dynamische karakter van deze gebieden mogelijk extra verstoord gaat worden. Het probleem van veroudering van deze ecosystemen heeft de afgelopen eeuw geleid tot een sterke achteruitgang van arealen en soortenrijkdom. Dit geldt juist voor de karakteristieke levensgemeenschappen van de oorspronkelijk op veel grotere schaal aanwezige jonge stadia van deze ecosystemen. Er is een simultane veroudering over het hele waddengebied opgetreden sinds de sterke intensivering van het kustbeheer, de in de loop van de vorige eeuw sterk toegenomen atmosferische depositie van stikstofcomponenten en, in de duinen, de toenemende mineralisatie in duinvalleien door drainage (hetzij direct hetzij via peilverlagingen in aangrenzende gebieden). Vooral de open en voedselarme gemeenschappen hebben op grote schaal plaats gemaakt voor sterk vergraste en soortenarme begroeiingen, zowel in de duinen als op de kwelders. De publicatie “Eilanden natuurlijk” onder redactie van het samenwerkingsverband Het Tij Geleerd (Löffler et al., 2008) en de achtergrondrapporten daarvan (De Leeuw et al., 2008; Ten Haaf, 2008) gaven inzicht in de oorzaken en in herstelmaatregelen. Ook in trilateraal verband (Petersen en Lammerts, 2005) wordt de problematiek gesignaleerd. Een versnelde zeespiegelstijging kan de problematiek op twee manieren versterken. 1) Wanneer de sedimentatie de zeespiegelrijzing niet of nauwelijks kan bijhouden kunnen alleen door erosie nog nieuwe pioniersituaties ontstaan. Dit zal men slechts in beperkte mate toelaten zodat de verjonging op den duur nog verder zal afnemen. 2) Wanneer extra veel gesuppleerd gaat worden om overal de basiskustlijn vast te houden. Dit kan namelijk betekenen dat vrijwel nergens erosie optreedt en er alleen kortstondig nieuwe pioniersituaties ontstaan. Tot de meest waardevolle, dynamische natuurgebieden op de Waddeneilanden behoren de gebieden met embryoduinen en wash-overs, die zich doorgaans aan de uiteinden van de langwerpige eilanden bevinden. Hier 40

vormen zich kleine zoetwaterlenzen. De snelheid waarmee deze gevormd worden en de daarmee gepaard gaande ruimtelijke kwaliteitszonering is bepalend voor de snelheid en ruimtelijke patronen in ontwikkeling van plantgemeenschappen. Inzicht hierin is gewenst. Deze snelheid en de gegenereerde ruimtelijke patronen in grondwaterkwaliteit zijn bepalend voor de snelheid en ruimtelijke patronen in ontwikkeling van plantgemeenschappen. Wash-overs worden gezien als mogelijkheid om het dynamische milieu op Waddeneilanden te herstellen. Daarbij rijzen echter vragen over de gevolgen hiervan voor plantgemeenschappen, in respons op segmentering van zoetwaterlenzen, intrusie van nutriëntrijk zeewater, de vorming van algenmatten en kalkneerslag, eventuele verkleining van zoete kwel langs de doorkliefde duinen. Vernieuwend kustbeleid kan een vergroting van de veiligheid met een vergrote natuurlijke dynamiek combineren, bijvoorbeeld door op plaatsen waar de veiligheid niet in het geding is overwash toe te staan in combinatie met periodieke erosie. Deze plaatsen zijn vooral gelegen aan de uiteinden van de eilanden en daar waar tussen bewoning/infrastructuur en de zeereep een heel breed duingebied aanwezig is. Paradoxaal genoeg zou op dit soort plekken wel eens een aanzienlijk hoeveelheid zand vastgehouden kunnen worden door (delen van) eilanden weer toe te staan “voetje voor voetje” een beetje zuid- en mogelijk oostwaarts te wandelen. Het uitwerken van dit type maatregelen met ondersteuning van adequaat vooronderzoek en vervolgens een zorgvuldige geomorfologische en ecologische monitoring kan voor het lange termijn klimaatbeleid op de eilanden wel eens van cruciaal belang zijn. Het reproductieve potentieel van vissen staat onder invloed van omgevingstemperatuur. Dit kan per soort negatief of positief uitwerken. Bij soorten als wijting en koolvis is een positieve correlatie tussen de ontwikkeling van de larven en de watertemperatuur, maar bij kabeljauw, schol en tong is het tegenovergestelde zichtbaar (Tulp et al., 2006). Naast de directe correlatie tussen temperatuur en de ontwikkeling van de vis zijn er ook indirecte invloeden. Zo wordt door een verhoogde watertemperatuur zuurstof opname verslechterd bij de puitaal (een bio-monitor voor vissen in de Noord- en Waddenzee). Dit leidt tot verminderde groei waardoor het aantal individuen zal afnemen wat uiteindelijk tot uitsterven of tot migratie van de soort kan leiden wanneer het zeewater te warm wordt (Pörtner en Knust, 2007). Watertemperatuur en veranderingen daarin kunnen grote gevolgen hebben voor de soortsamenstelling van de Noord- en Waddenzee, met mogelijke gevolgen voor de visserij. Momenteel zijn trends waarneembaar die kunnen duiden op migratie door klimaatverandering. Een duidelijke noordwaartse uitbreiding van “warme soorten” is waargenomen voor plankton en vis in de Noordzee, soms meer dan 1000km, terwijl “koude soorten” zijn verdwenen (zie bijv. Beaugrand et al, 2002, 2009; Perry et al. 2005). Zo is de populatie van ansjovis en sardien gegroeid sinds 1995 (Beare et al., 2004) en heeft zich in noordelijke richting uitgebreid (Brander et al., 2003). De schol trekt eerder in het jaar naar diepere waterlagen. Een dergelijke verandering is niet waargenomen bij de tong, die een hogere optimumtemperatuur heeft. Het

41

bewijs voor een relatie met klimaatverandering ontbreekt, maar een dergelijke relatie is niet onwaarschijnlijk (Tulp et al., 2006). In de Waddenzee wordt voornamelijk op mossels, kokkels en garnalen gevist, in kleinere hoeveelheden ook op strandschelpen en mesheften. De visserij op de Waddenzee is beperkt vanuit een natuurbeheer oogpunt. Zo is mechanische kokkelvisserij verboden en zijn er beperkingen voor de vangst op mossels en garnalen. Het uitblijven van strenge winters in de laatste tien jaar heeft een negatief effect op het herstel van schelpdierbanken (Nehls et al., 2006; Beukema et al, 2009), terwijl de Japanse oester en het muiltje (exoten) profiteerden van warme zomers en milde winters. Voor de garnaal is er een positieve correlatie tussen temperatuur en populatiedichtheid in de Waddenzee. Effecten op de populatiedichtheid kunnen echter per regio verschillen: bij de Zeeuwse Delta is sprake van een negatieve correlatie tussen populatiedichtheid en temperatuur. Omdat menselijk handelen en andere niet-klimaatgerelateerde processen ook een rol kunnen spelen is de oorzaak van zulke verschillen niet eenduidig vast te stellen en is een algemeen beeld van de gevolgen van klimaatverandering voor de visserij lastig te schetsen (Tulp et al., 2006). De oceanografische condities in de Noordzee worden bepaald door de toestroom van Atlantische water. Deze toestroom en daardoor het temperatuur- en saliniteitsregime blijkt een correlatie te vertonen met indices voor klimaatvariabiliteit. De meest gebruikte indices zijn de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO), en de gemiddelde temperatuur van het Noordelijk Halfrond (Northern Hemisphere (surface) Temperature, NHT). De NAO is het genormaliseerde drukverschil tussen IJsland en de Azoren en is daarmee indicatief voor de sterkte van de westcirculatie in het Noord-Atlantisch gebied en veranderingen daarin. Bij een goed ontwikkelde westcirculatie is de druk bij IJsland laag en die bij de Azoren hoog (positieve NAO). Dit leidt tot relatief hoge wintertemperaturen in West-Europa (Van Oldenborgh en van Ulden, 2003), met relatief veel neerslag en wind (Lenderink et al., 2007; Ottersen et al., 2001). De NHT is meer direct gekoppeld aan grootschalige mondiale veranderingen. Een analyse van Beaugrand et al. (2009) heeft aangetoond dat de anomalieën in de NHT een groot deel van de langzame veranderingen in de temperatuur van het Noordzeewater verklaren. Daarmee is dus een directe koppeling gelegd met veranderingen op de mondiale schaal. Zulke grootschalige veranderingen kunnen leiden tot de eerder beschreven migratiepatronen. Daarnaast hebben verscheidene studies aangetoond dat er een correlatie bestaat tussen de NAO en de ecologische processen in de Noordzee, op vele niveaus in de voedselketen, met een invloed op de populatiedynamica (Tulp et al., 2006). Uiteraard is het verband tussen de NAO op de ecologische processen in de Noordzee niet causaal, maar is het een diagnostische index voor de regionale fysisch-chemische toestand in de zee. Sommige correlaties zijn daardoor biologisch lastig te verklaren (Ottersen et al., 2001).

42

Er zijn duidelijke aanwijzingen dat er tamelijk abrupte overgangen bestaan tussen verschillende, maar persistente toestanden in een ecosysteem en dat deze zogenoemde “regime shifts” veroorzaakt kunnen worden door abiotische factoren (Scheffer et al., 2001a, 2001b). Het Noordzeeklimaat liet de in de afgelopen 50 jaar twee grote anomalieën zien die waarschijnlijk gepaard gingen met zulke regime shifts. In de jaren ’70 waren watertemperatuur, saliniteit en Atlantische instroom lager dan normaal. Sinds de tachtiger jaren zijn de trends tegengesteld (Reid et al., 2003). Deze situatie duurt tot op heden voort (Beaugrand, 2004). Snelle en grootschalige veranderingen in plankton, bodemleven en vispopulaties karakteriseren beide periodes, met duidelijke regionale verschillen (figuur 19, Beaugrand et al, 2003; Weijerman et al, 2005). Zo vindt de lentebloei van het fytoplankton in de Waddenzee de laatste decennia steeds later plaats, maar in de Noordzee eerder. Vislarven en jonge garnalen verschijnen in de Waddenzee juist eerder. Zulke veranderingen in de seizoensdynamiek leiden tot een ‘mismatch’ tussen fytoen zoöplankton pieken, tussen garnalen en schelpdierlarven, tussen zooplankton en vis, en tussen vis en zeevogels (bijvoorbeeld Beaugrand et al., 2003; Edwards en Richardson, 2004). Dit soort waarnemingen laat zien dat de Waddenzee kwetsbaar is voor veranderingen in klimaat en vooral temperatuur en hydrodynamiek. Seizoensdynamiek in het voedselweb is veelal gerelateerd aan temperatuur. Verdere temperatuurstijging kan belangrijke verbindingen tussen sleutelsoorten in de keten onder druk zetten. Voor veel mariene soorten,

Figuur 19. Illustratie van een snelle verandering in de planktonpopulatie in de Noordzee met gevolgen (Beaugrand et al., 2003). De kleuren geven de afwijking in het voorkomen van plankton aan. Tussen 1958 en 1983 is er veelal sprake van een positieve anomalie, daarna van een negatieve. In de eerste periode is de rekrutering van kabeljauw (zwarte lijn) doorgaans bijzonder hoog (vanwege het uitzonderlijke karakter “Gadoid outburst” genoemd), in de tweede laag. Zie Beaugrand et al. (2003) voor meer details.

43

waaronder commercieel belangrijke, wordt de volwassen populatiedynamiek hoofdzakelijk bepaald door de aanwas en rekrutering. Temperatuurstijgingen kunnen de mogelijkheden voor herstel van vis- en schelpdierpopulaties ernstig beperken. De diversiteit aan effecten vraagt om veel betere integrale en continue monitoring van het waddensysteem, meer kennis van de kwetsbaarheid en adaptatiemogelijkheden van sleutelsoorten en de ontwikkeling van bruikbare beheersmodellen van het zee- en waddenecosysteem.

Klimaat, zoetwatervoorziening en landbouw De vraag naar zoet water op de Waddeneilanden wordt gedomineerd door het toerisme. De Nederlandse Waddeneilanden betrekken hun zoet water deels vanaf de wal en zijn deels zelfvoorzienend in dit opzicht. Texel voert al het zoet water aan vanaf het vasteland. Terschelling en Ameland zijn voor 3040% zelfvoorzienend en Vlieland en Schiermonnikoog helemaal. Het streven is om alle Waddeneilanden in de toekomst zoveel mogelijk zelfvoorzienend te maken, en het drinkwater dan te zoveel mogelijk te betrekken uit de zoetwaterbel onder de eilanden. De Waddeneilanden voor de Nederlandse, Duitse en Deense kust liggen omringd door zout water. De verdeling tussen zoet en zout grondwater op de eilanden is een complex geheel waarop tal van factoren van invloed is. Als gevolg van het heersende neerslagoverschot en het verschil in soortelijk gewicht tussen zoet en zout water is onder de eilanden een zoetwaterbel ontstaan. Dit fenomeen werd al aan het eind van de 19e eeuw beschreven. Hydrologisch onderzoek, boringen en metingen in de afgelopen 50 jaar hebben de mechanismen achter het ontstaan van deze bel verder verduidelijkt. De duinen langs de Nederlandse, Duitse en Deense kust verheffen zich tot maximaal enkele tientallen meters boven zeeniveau. Door het heersende neerslagoverschot kan het grondwater in het duinmassief uitstijgen (opbollen) tot boven het zeeniveau (figuur 20). De hierdoor gevormde hydrostatische druk is in staat het zoute grondwater weg te drukken. Uitgaande van een verwaarloosbare verticale stroming van het grondwater en een homogeen zandpakket in het duinmassief kan de verhouding tussen de opbolling van het grondwater (h in figuur 20) en diepte van de zoetwaterbel (H in figuur 20) theoretische tot ongeveer 1:40 oplopen. In de praktijk zijn de verhoudingen maximaal ongeveer 1:25. In de ondergrond van de duinen op de eilanden blijken namelijk vaak slecht doorlatende klei-, leem of veenlagen voor te komen. Deze verstoren het hierboven beschreven principe en kunnen de zoetwaterbel opdelen. Dit is te zien in een dwarsdoorsnede van het eiland Vlieland (Figuur 21), waarin de zoetwaterstromen schematisch in beeld zijn gebracht.

44

Figuur 20: Illustratie van de zoetwaterbel onder de eilanden.

Figuur 21. Geohydrologische dwarsdoorsnede van Vlieland.

Uit zogenoemde geleidbaarheidssonderingen blijkt dat de druk van het grondwater zoals deze wordt opgebouwd volgens bovenstaand principe niet alleen invloed heeft op de verticale ontwikkeling van de zoetwaterbel, maar ook op de horizontale: de zoetwaterbel strekt zich uit tot buiten de eilandgrenzen. Het neerslagoverschot dat zich ophoopt in zoetwaterlenzen onder de duinen en in de landbouwgebieden speelt dus nu al een belangrijke rol in de zoetwaterhuishouding van de eilanden. Naar verwachting zal deze rol bij een grotere mate van zelfvoorziening alleen maar belangrijker worden. Zoals in de 45

voorgaande paragrafen uitgebreid is besproken wordt in Nederland alleen het klimatologisch getinte potentiële neerslagoverschot geschat uit een combinatie van neerslagwaarnemingen en verdampingsberekeningen met een eenvoudig model (De Bruin en Lablans, 1998). Daardoor is het werkelijk optredende neerslagoverschot hoogst onzeker. Via verdamping wordt dit mede bepaald door de reactie van de vegetatie op diverse aspecten klimaatverandering, inclusief verandering in bodemvocht, atmosferische CO2 concentratie en vegetatiepatronen (Kruijt et al., 2008; Witte et al., 2008). Onder andere daardoor zijn toekomstige veranderingen in het neerslagoverschot uiterst moeilijk in te schatten. Het systeem reageert traag op neerslagtrends en veranderingen in verdamping. Onzekerheden in verdamping werken versterkt door in de grondwateraanvulling. Planten kunnen verdamping reduceren bij verhoogde CO2 concentraties. Ook zal duinvegetatie afnemen bij toenemende zomerdroogte, waardoor de verdamping verder terugloopt. Effecten van dergelijke terugkoppelingen zijn nog nauwelijks te kwantificeren. Ze verlagen de grondwaterdynamiek en verkleinen de voorspelbaarheid. Voor het opstellen van de zoetwaterbalans van de eilanden is het verder van belang te weten hoeveel water per jaar linea recta naar de zee getransporteerd wordt, bijvoorbeeld via duinen aan de zeereep en afvoer via slenken aan de oostkant van de eilanden. De drinkwatervoorziening wordt complexer door de toegenomen dynamiek van grondwater maar ook van oppervlaktewater. Neerslagextremen veroorzaken piekafvoeren die vaak samengaan met piekverontreinigingen. Temperatuurverhoging heeft grote gevolgen voor de microbiologische belasting van oppervlaktewater maar ook in de waterzuivering en het leidingennet. Adaptatiemaatregelen in riolering, waterzuivering en wateraanvoer op de eilanden moeten worden onderzocht. Menselijke ingrepen compliceren het beeld verder. Vooralsnog zijn deze effecten waarschijnlijk groter dan de te verwachten klimaateffecten. Vooral de drainage van de zoetwaterbel speelt een grote rol, in de duinen zelf maar vooral ook in de binnenduinranden en polders. Bemaling in zomer en winter leidt tot een groot verlies aan zoet water en extra afstroming vanuit de duinen naar de polders. Kustverbreding via zandsuppleties leidt tevens tot grote hydrologische, hydrogeochemische en ecologische veranderingen. Deze veranderingen in het duinsysteem hebben onder andere gevolgen voor de grootte en diepte van de zoetwaterlens, de zoute kwel in de achterliggende kwelders, de zoete kwel onder de Noordzeebodem, waterwinning, de kwaliteit van het bodemvocht en grondwater, en de kwaliteit van duinbodems. Ook leiden allerlei veranderingen in zoetwaterbel tot sterke wijzigingen in grondwaterstroming en daarmee ook tot soms lokaal sterke wijzigingen in grondwaterkwaliteit. De abiotische veranderingen hebben grote gevolgen voor de ecologie, en veranderingen in de ecologie (vooral vegetatie) hebben weer grote gevolgen voor de abiotiek, zoals de grondwateraanvulling en waterkwaliteit. Onderzoek is nodig om de gevolgen voor het duinsysteem te voorspellen en daarmee scenario’s door te rekenen en te selecteren die zo gunstig mogelijk uitpakken voor zowel de natuur als de waterwinning op de eilanden.

46

Berging van water in de ondergrond vormt een essentieel onderdeel van de verduurzaming van de waterketen (samenhang tussen drinkwater, afvalwater, oppervlaktewater en grondwater). De waterketen ondervindt last van een grilliger klimaat met nattere winters, drogere zomers en grotere extremen in droogte en neerslag. De natte extremen leiden tot een grotere belasting van het riool, de rioolwaterzuiveringsinstallaties en het boezemwater, vooral in de winter. De droge extremen leiden tot een tekort aan zoet water, vooral in de zomer. Deze trends zijn nu al zichtbaar en hebben een grote impact op de zeer kwetsbare Waddeneilanden waar de toeristenstroom toeneemt en sterk seizoensgebonden is. Ondergrondse waterberging is een techniek die het probleem van zowel wateroverlast als watertekort kan oplossen. Water wordt tijdens natte perioden in de ondergrond geborgen en in droge perioden gebruikt. Om dit te bereiken is onderzoek nodig om de mogelijkheden en gevolgen van ondergrondse waterberging op de Waddeneilanden in beeld te brengen. Twee aspecten spelen hierbij een rol: waar kan ondergrondse waterberging worden toegepast en voor welke functie of sector kan ondergrondse waterberging worden toegepast. Dit vergt onder andere inzicht de geschiktheid van de ondergrond, de kwaliteit van het te bergen water (afstromend hemelwater, kwelwater in de kwelders, drinkwater van het vasteland aangevoerd per pijpleiding), de chemische en fysische veranderingen van het geïnfiltreerde water in de ondergrond, en de bestaande en toekomstige ontwikkeling van de watervraag, met onderscheid naar gewenste waterkwaliteit en sectoren. Dergelijke informatie maakt het mogelijk om deze optie voor berging van water af te wegen tegen oppervlaktewater- en grondwaterberging in de polders. De kwaliteit van grond- en oppervlaktewater (onder andere zuurstofgehalte, saliniteit, nutriënten- en kalkgehalte) en gradiënten daarin zijn van groot belang voor de ecologie, landbouw, natuur en drinkwatervoorziening van de eilanden en de Noordelijke regio’s op het vasteland. Tot nu toe is er in Nederland relatief veel aandacht uitgegaan naar effecten van klimaatverandering op waterkwantiteit, en veel minder naar effecten op waterkwaliteit. Loeve et al. (2006) hebben een literatuurstudie naar klimaatverandering en waterkwaliteit uitgevoerd, en daarnaast ook een aantal meetgegevens van het Waterschap Friesland (Wetterskip Fryslân) geanalyseerd. Daarbij hebben zijn de relatie onderzocht van 12 biotische en abiotische kwaliteitsindicatoren met luchttemperatuur, neerslag en afvoer, CO2 concentratie en zeespiegelstijging betrokken. De luchttemperatuur blijkt het grootste effect te hebben op de waterkwaliteit, gevolgd door neerslag. Daarbij is er een invloed op diverse kwaliteitsindicatoren, zoals zuurstofgehalte, pH en algengroei. Veranderingen in de fysische parameters (zoals watertemperatuur en ijsvorming) geven het meest consistente beeld. Daarentegen zijn verwachte veranderingen in het chemische regime (zoals zuurstofconcentratie en eutrofiëring) sterk afhankelijk van locale omstandigheden. Biologische veranderingen door klimaatverandering zijn vooralsnog onvoorspelbaar. Ook wordt duidelijk dat kleine veranderingen grote gevolgen kunnen hebben. Gedegen analyses van locale waterkwaliteit is nodig voor specifieke uitspraken.

47

Er is weinig bekend over de effecten van klimaatverandering op de grondwaterkwaliteit, bepaalde natuurlijke isotopen en edelgassen uitgezonderd. Er mogen significante veranderingen verwacht worden in o.a. mineraal- en gasevenwichten, kinetiek van bodemreacties, natuurlijke en onnatuurlijke begroeiing, zeezoutdepositie, verdamping, en grootte en periode van grondwateraanvulling. Zeespiegelstijging kan zoute kwel doen toenemen. Het gevolg is een mogelijke versnelling van de verzilting die de waterkwaliteit negatief beïnvloedt. Op de eilanden speelt daarnaast een meer oppervlakkig verziltingmechanisme een rol, dat het saltspray-effect wordt genoemd. Door de overheersende winden uit westelijke richtingen is er sprake van een continue aanvoer van zeezout. De zeewind komt in contact met het op de duinen aanwezige naaldbos, waardoor afzetting van zout plaatsvindt. Dit proces gaat bij naaldhout het gehele jaar door. Bovendien is het contactoppervlak bij naaldbomen groot door het relatief grote bladoppervlak. Bij neerslag lost het afgezette zout op, infiltreert in de bodem en bereikt het grondwater. Omdat vooral sprake is van verticale grondwaterstroming (neergaande infiltratie) treedt een langzame vermenging op met het onderliggende zoete grondwater. Dit resulteert in een licht brakke zone in het freatische pakket, direct onder de grondwaterspiegel (figuur 22). Via de invloed van wind, neerslag en verdamping is dit een klimaatgerelateerd proces. Hoewel de tot op heden waargenomen stijging van de chloride concentratie in het grondwater onder bos geen direct probleem is voor de drinkwatervoorziening is meer inzicht in de dynamiek van het saltspray effect gewenst. Landbouw in de kustzone is extra gevoelig voor droogte en verzilting. Eventuele verandering in de dynamiek van neerslag en neerslagoverschot kunnen grote gevolgen hebben voor de landbouwpraktijk, via de waterkwantiteit en –kwaliteit. Enerzijds worden vooral in hoger gelegen delen in het kustgebied de kans op watertekorten in droge periodes groter (DHV, 2007). De voorziene heviger regenval in de warmere zomers kan leiden tot zuurstofgebrek in de wortelzone en derhalve tot aanzienlijke schade aan landbouwgewassen (Bartholomeus et al., 2008). Anderzijds kunnen de toename van met name winterneerslag en zeespiegelstijging een zwaardere belasting op de lager gelegen gebieden betekenen, via een toenemende kans op wateroverlast in het winterhalfjaar en een toename van zoute kwel door zeespiegelstijging (Figuur 23). Mogelijke effecten van klimaatverandering via veranderingen in het neerslagoverschot en zijn dynamiek zijn vooralsnog moeilijk in te schatten.

48

Figuur 22. Werking van het saltspray principe (links) en illustratie van locale verhoging van het chloridegehalte in het grondwater door het saltspray effect (rechts).

Aan klimaat gerelateerde veranderingen en de hogere CO2-concentratie in de atmosfeer kunnen leiden tot een verschuiving in de keuze van teelten, niet alleen binnen de meer traditionele gewassen, maar ook door mogelijkheden die ontstaan voor zilte teelt, inclusief aquacultuur op het land. In laagliggende, al verziltende binnendijkse gebieden zijn kansen voor zilte landbouw en aquacultuur groot. Deze duurzame benutting van zilte resources vormt een belangrijke innovatie voor de land- en tuinbouwsector in het kustgebied. Tevens wordt hierdoor het gebruik van zoet oppervlakte en grondwater in het kustgebied verminderd. De omvang en de (eco)hydrologische inrichting van zilte landbouw- en aquacultuurpercelen in relatie tot omringende natuur- en traditionele landbouwgebieden dienen onderzocht te worden.

Figuur 23. Voorbeeld van de mogelijke ruimtelijke impact van klimaatverandering op de landbouw in de provincie Groningen: wateroverlast en verdroging (Bron: DHV, 2007).

49

De onstuitbare ontkalking van de duinen op de Waddeneilanden vormt voor het natuurbeheer een complicerende factor van formaat, omdat kalk een cruciale standplaatsfactor voor vegetaties vormt. De aanwezigheid van kalk is mede via de zuurgraad van invloed is op de mobiliteit van exogene nutriënten (aangevoerd via de atmosferische depositie en bemesting), mobilisatie van endogene nutriënten (vanuit diverse bodemfasen), opnamesnelheid en transformatie van nutriënten (mineralisatie en nitrificatie). Hiermee speelt ontkalking mogelijk ook mee in de rol van het waddengebied als actor, via effecten op broeikasgasemissies. Het is daarom belangrijk inzicht te hebben in de kalktoestand en veranderingen daarin, en hoe deze afhangen van de begroeiing en ouderdom van het landschap en van beheersmaatregelen als herstel van verstuiving, herstel van vergraving door konijnen, maaibeheer en plaggen. Daarbij is een doorkijk noodzakelijk naar mogelijke effecten van klimaatverandering. Door zeespiegelstijging en een andere grondwateraanvulling zullen de dynamiek in grondwaterstanden en ruimtelijke patronen van kwel en infiltratie veranderen. Dit zal gevolgen hebben voor de vegetaties en voor de (deels wettelijk) vastgelegde natuurdoelen. Vegetaties die onder invloed staan van zoet grondwater kunnen door verzilting verdwijnen, en andersom. Neemt de droogtegraad het zomerhalfjaar toe, dan is op de duinen een opener vegetatie te verwachten. In extreem warme en droge zomers zullen delen van de vegetatie afsterven, waardoor het in voorheen gesloten vegetatietypes makkelijker zal zijn voor nieuwe soorten om zich te vestigen. Voor de vestiging van nieuwe soorten zijn dispersievermogen, connectiviteit en fysiologische tolerantie van groot belang. Huidige modellen voor de beschrijving van de biodiversiteit van de vegetatie zijn onbruikbaar onder een gewijzigd klimaat en een nieuwe aanpak is nodig. Relaties in de huidige modellen zijn namelijk statistisch van aard en niet gebaseerd op proceskennis. Ook zijn modellen die gebaseerd zijn op vegetatietypen onbruikbaar, omdat er nieuwe soortencombinaties gaan ontstaan die zich niet met de huidige typologie laten beschrijven. Klimaateffecten op andere sectoren Klimaatverandering zal vele andere sectoren beïnvloeden. Hier geven we voorbeelden voor twee sectoren: recreatie en gezondheid. Effecten in deze sectoren hangen deels met elkaar samen. Recreatie Voor de recreatiesector is klimaatverandering overwegend positief. Bij toenemende temperaturen zullen meer dagen geschikt zijn voor strand en vakantiepark (zie bijvoorbeeld figuur 12). Vooral wanneer het aantal tropische dagen toeneemt is de nabijheid van verkoelend water gunstig. Er zijn echter ook ontwikkelingen die minder positief gewaardeerd worden. Een in het oog springend minder gunstig effect op recreatiemogelijkheden in de noordelijke regio is de gereduceerde kans op een Elfstedentocht (Brandsma, 2001; Visser en Petersen, 2009a). Het Nederlandse winterweer wordt voor een belangrijk deel bepaald door de ligging aan de Noordzee en de

50

Figuur 24. Berekende jaarlijkse kans op een Elfstedentocht, en het 95% betrouwbaarheidsinterval van die kans (Bron: Visser en Petersen, 2009a).

overheersende westelijke tot zuidwestelijke winden. Schaatswinters met ijs dat dik genoeg wordt voor een Elfstedentocht ontstaan meestal bij wind die aanhoudend uit de koude oostelijke tot noordoostelijke richtingen waait. Ondanks het feit dat temperatuur zeker niet de enige voor ijsgroei bepalende factor is, blijkt de gemiddelde wintertemperatuur of een daarmee samenhangende indicator een goede voorspeller te zijn voor ijsdikte (Brandsma, 2001; Visser en Petersen, 2009a). Veranderingen in het circulatiepatroon worden dan automatisch meegenomen via hun effect op de wintertemperatuur. Door een dergelijke relatie te combineren met een projectie voor temperatuurverhoging in Nederland ontstaat de verwachting van een duidelijk daling van de kans op Elfstedentochten in de komende eeuw. Uit een analyse van de waarnemingen blijkt dat deze daling van de kans zich al heeft ingezet (Figuur 24) en is afgenomen van ongeveer eens per 4 jaar in 1960 tot ongeveer eens per 18 jaar in 2008. De verwachte kans daalt verder, afhankelijk van het gekozen scenario. Het meest ongunstig is het scenario met een snelle stijging van de wereldgemiddelde temperatuur en meer westenwinden in de winterperiode. In dit geval kan de kans dalen naar ongeveer eens per 30 à 180 jaar, afhankelijk van de aannames rond ijsvorming en andere randvoorwaarden (Visser en Petersen, 2009b). De onzekerheden zijn echter groot. Gezondheid Klimaatverandering kan gevolgen hebben op de gezondheid van mens en dier langs directe weg (hitte/koude stress, UV straling), door effecten op de dynamiek van pollen (langer hooikoortsseizoen), door effecten op vectorgebonden ziekten (bijvoorbeeld teken die de veroorzaker van de ziekte van Lyme overbrengen) en door effecten op bacteriologische kwaliteit van drink- en oppervlaktewater. Geen van deze effectrelaties zijn specifiek voor het waddengebied, al zullen enkele daar wellicht vaker tot problemen kunnen leiden dan elders. Hitte en koude stress zullen in het gebied waarschijnlijk minder vaak optreden dan elders in het land door de matigende werking van de nabije zee (Heijboer en Nellestijn, 2002). De problemen met UV straling zijn een stuk relevanter

51

voor het gebied. Twee factoren dragen daaraan bij. Het eerste en belangrijkste is dat klimaatverandering waarschijnlijk leidt tot een groter aantal “stranddagen” in dat gebied, doordat het aantal warme, zomerse en tropische dagen toeneemt. Dit trekt wellicht meer toeristen aan. Voor de zonminnende toerist betekent dit in de praktijk gemiddeld ook een grotere blootstelling aan de zon en dus aan UV straling. Daarnaast leiden hogere broeikasgasconcentraties tot een versnelde afbraak van stratosferisch ozon, en daarmee een grotere hoeveelheid UV straling die het aardoppervlak bereikt. Van de indirecte effecten zijn waarschijnlijk vooral die gerelateerd aan vectorziekten relevant voor het waddengebied. De klimaatverandering beïnvloedt naar verwachting de geografische verspreiding van vectoren, en de start en duur van het actieve seizoen van vectoren (IPCC 2007a). Daarmee kunnen vectorgebonden ziekten zich ook buiten de huidige klimaatbegrenzende gebieden voordoen en op andere momenten in het jaar opgelopen worden (Takken en Knols, 2007). Voor de door teken overgebrachte ziekte van Lyme geldt dat al. Zowel het aantal tekenbeten als de besmetting met Lyme verdrievoudigde in de afgelopen tien jaar, en ook lijkt er een verlenging van het seizoen waarin ze opgelopen kunnen worden op te treden (den Boon & van Pelt, 2006; Takken et al., 2008). De effecten van klimaatverandering op andere infectieziekten waarvan de pathogenen in Nederlandse teken, knutten of steekmuggen gevonden worden zijn nog grotendeels onduidelijk. Beschikbare kennis over vectorziekten en hun vectoren in Nederland is zeer gering, vooral de relatie tussen ecologie, klimaat, vectoren, en hun potentiële pathogenen en dierlijke reservoirs zijn nauwelijks onderzocht (Verdonschot, 2009). Extreme omstandigheden in het weer leidden in 2007 tot een muggenplaag op Schiermonnikoog (Verdonschot, 2008). Deze casus suggereert dat sommige aspecten van klimaatverandering ongunstig zijn kunnen tot grotere muggenpopulaties kunnen leiden. Dit is vooral het geval wanneer door de omstandigheden de potentiële predatoren van muggen benadeeld worden. Zo bevorderen kleine, dynamische plassen en waterpoelen over het algemeen de vorming van sommige soorten muggenpopulatie, enerzijds door de dynamiek in de temperatuur en anderzijds door het ontbreken van verbindingen met voor predatoren geschikte habitats. Ook kunnen nieuwe soorten, waaronder nieuwe vectoren geïntroduceerd worden. De onzekerheden over zulke veranderingen zijn echter groot (Verdonschot, 2009). Temperatuurstijging en ook meer zonuren als gevolg van klimaatverandering veroorzaken een sterkere bloei van algen en van cyanobacteriën (‘blauwalgen’) in het oppervlaktewater en in spaarbekkens. Een dergelijke groei gaat gepaard met de vorming van afbreekbare geur- en smaakstoffen. Bepaalde cyanobacteriën bijvoorbeeld Microcystis Aeruginosa, kunnen toxines vormen. Deze processen vormen een risico bij het recreatieve gebruik van het oppervlaktewater. Ook kan dit leiden tot (her)introductie van verdwenen ziektebeelden (ECDC 2007). Door het verwachte intensievere recreatieve gebruik van water neemt de blootstelling en daardoor het infectierisico voor de Nederlandse bevolking toe.

52

Opwarming door klimaatverandering gaat gepaard met meer extremen in de neerslag. Overstorten van rioolwater, versterkte afspoeling en een verhoogde afvoer van rivierwater zijn hiervan het gevolg en veroorzaken piekverontreinigingen van micro-organismen en ongewenste stoffen in het oppervlaktewater, vooral ook na een periode van droogte. Deze klimaatgerelateerde veranderingen in pathogeenconcentraties in oppervlaktewater de kwaliteit van irrigatiewater voor de voedselproductie en op de kwaliteit van innamewater voor drinkwaterproductie negatief beïnvloeden (WHO EURO 2008). Dergelijke piekverontreinigingen vormen een potentiële bedreiging voor de kwaliteit van het drinkwater wanneer de zuivering niet in staat is om een plotselinge hoge belasting afdoende te verwijderen. Informatie over de aard van de verontreinigingen, in het bijzonder de te verwachten concentraties van persistente ziekteverwekkende microorganismen zoals virussen en protozoa, is nodig voor het beoordelen van de invloed op de waterbehandeling. Maatregelen tegen piekbelastingen met hinderlijke en schadelijke stoffen en micro-organismen zijn tijdige en tijdelijk stopzetten van de waterinname en verbeteren van de zuiveringsprocessen. De investering die hiermee gepaard gaan vereisen degelijke informatie (modellen) over de te verwachten kwaliteitsveranderingen. Een stijging van de temperatuur van het water en een toename van het gehalte van afbreekbare stof in het water kan ook een sterkere vermeerdering van micro-organismen (‘nagroei’) in het leidingnet tot gevolg hebben. Hierbij kunnen verschuivingen optreden naar soorten micro-organismen, die in hygiënisch opzicht ongewenst zijn. Voorbeelden zijn: Legionella Pneumophila, Mycobacterium-soorten, Pseudomonas Aeruginosa, schimmels en vrij levende protozoa met ziekteverwekkende eigenschappen (bijvoorbeeld Acanthamoeba). Bij drinkwater bereid uit grondwater zal de vermeerdering vooral optreden in gebieden met een relatief lange verblijftijd. Een dergelijke ontwikkeling vormt een potentiële bedreiging voor de distributie van drinkwater zonder desinfecterend middel. Een verdere opwarming van woningen en gebouwen in de zomerperiode kan ook groei van ongewenste micro-organismen in binneninstallaties versterken. Nader identificeren en kwantificeren van de potentiële risico’s is nodig om tijdig preventieve maatregelen te kunnen nemen. Klimaat en landschap Klimaatverandering en daaraan gerelateerde effecten op de ontwikkeling van het waddengebied zullen landschapskwaliteit, belevingswaarden van het gebied en mogelijkheden voor ruimtegebruik sterk beïnvloeden. Daarmee wordt een sterke cultuurhistorische en sociaalwetenschappelijke component geïntroduceerd. De mede door klimaat bepaalde toekomst van het waddengebied kan immers niet los worden gezien van drieduizend jaar intensieve, menselijke betrokkenheid. Er ligt een grote uitdaging in het overbruggen van het verschil tussen een benadering die het waddengebied ziet als resultante van een natuurlijke ontwikkeling en menselijk ingrijpen enerzijds en een benadering die het gebied ziet als een cultuurlandschap dat is ontstaan door menselijk verbeelding en gedrag.

53

Meer hierover is terug te vinden in de position paper Maatschappij en Cultuurhistorie (Bazelmans, 2009). Klimaat en economie De sterke wisselwerking tussen mens en natuur in het waddengebied uit zich ook in een veelheid aan economische activiteiten, variërend van visserij, landbouw, recreatie en toerisme, exploitatie van natuurlijke hulpbronnen als olie en gas, tot bescherming tegen het water. De economische veerkracht van een gebied geeft de kwetsbaarheid van het gebied voor economische verstoringen zoals een economische recessie aan. Voor de ontwikkeling van het waddengebied zijn herstel en versterking van de economische veerkracht noodzakelijk, waarbij robuuste natuur en landschap de basis vormen voor zowel het ecologische en economische functioneren, evenals voor de leefbaarheid. In het perspectief van klimaatverandering rijzen daarbij vragen rond de meetbaarheid en vergelijkbaarheid van duurzaamheid en veerkracht van de diverse sectoren en rond de mogelijkheid van het waddengebied om zich aan te passen aan externe factoren als klimaatverandering. Meer hierover is terug te vinden in het position paper Sociale en Ruimtelijke Economie (van Dijk en Folmer 2009) Klimaat en scheepvaart De Waddenzee en het Eems-Dollard estuarium worden bevaren via geulen. Naar de havens van Harlingen en Delfzijl worden vooral goederen vervoerd; personenvervoer vindt plaats van en naar de eilanden. Economie en recreatie vereisen de mogelijkheid van een veilige en vlotte vaart. Omdat de Waddenzee voortdurend in beweging is kunnen vaarwateren en -geulen verlopen. De vaargeulen worden daarom constant op diepte gehouden. Voor de verspreiding van baggerspecie in de Waddenzee gelden richtlijnen om de invloed op het ecosysteem en andere gebruiksfuncties te minimaliseren. Een relatie tussen onderhoudspraktijk en klimaat lijkt voor de hand te liggen.

54

Klimaat en Waterveiligheid De veiligheid in het waddengebied is een functie van relatieve zeespiegelstijging, stormopzet en golfkracht enerzijds en defensieve maatregelen anderzijds. Ten aanzien van zeespiegelstijging is vaststelling van het geomorfologische ‘breekpunt’ essentieel: wat is de drempelwaarde in zeespiegelstijging waarboven het Wad verdrinkt en in zijn huidige vorm dus verdwijnt, of waaronder het kan blijven meegroeien en min of meer in zijn huidige vorm kan blijven bestaan. Momenteel wordt die drempelwaarde geschat op ongeveer 60cm per eeuw, maar ze varieert tussen de verschillende geomorfologische elementen. Zo lijkt de drempelwaarde voor grote getijdenbekkens het laagst (3 mm per jaar), ligt die voor kleine bekkens al hoger (6mm per jaar) en voor kwelders het hoogst (9mm per jaar), maar de kwantitatieve onderbouwing hiervan is niet sterk (zie hiervoor position paper Geowetenschap: Speelman et al. 2009). Verrassend lijkt de drempelwaarde omhoog te gaan als ook de stormfrequentie zou toenemen, wat verklaard kan worden uit de grotere zandaanvoer tijdens storm. Ook hier is al dan niet bevestiging dringend gewenst. Recente inzichten met betrekking tot een plausibele bovengrens in zeespiegelstijging, zoals samengevat in het Deltacommissie rapport, leiden tot een range in stijging voor 2100 van 0,65 tot 1,30 m, rekening houdend met bodemdaling. Minder ver in de toekomst is die range kleiner (0,2-0,4m in 2050), verder in de toekomst groter (2-4m in 2200). De spreiding wordt vooral bepaald door onzekerheden ten aanzien van het gedrag van de grote ijskappen (Groenland, Antarctica) en emissiescenario’s op lange termijn. Het mag duidelijk zijn dat zelfs de conservatieve schattingen voor een bovengrens van de zeespiegelstijging dicht tegen de geomorfologische drempelwaarden aan liggen. Zandsuppleties kunnen helpen te voorkomen dat de Wadden op langere termijn ‘verdrinken’. Of het laten meegroeien van de Waddenzee met de zeespiegel, met behulp van zandsuppleties, ook voor de langere termijn (na 2050) haalbaar en wenselijk is, is de vraag. Om hier antwoord op te kunnen geven is kennis nodig over sedimenttransport en –verdeling en de mogelijke (ecologische) effecten van grootschalige zandsuppleties langs de Noordzeekust op het waddensysteem. Daarvoor is (in internationaal verband) grootschalig, lange termijn monitoring en onderzoek nodig ten aanzien van natuurlijk sedimenttransport en zandsuppleties , evenals pilot studies om tot optimale suppletiehoeveelheden en –locaties te komen (RvW, 2009). Dit is van groot belang in een zoektocht naar een optimum tussen: a) het meegroeien van de wadbodem met de zeespiegel; b) het handhaven van de basiskustlijn; c) het meegroeien van de eilanden (buitendijks) met de zeespiegel en d) de ecologische verbetering van duinen en kwelders. Elke vijf jaar wordt getoetst of de primaire waterkeringen nog wel voldoen aan de normen. Hierbij gaat men uit van 'hydraulische randvoorwaarden'; dit zijn 55

de krachten die op de waterkeringen inspelen. Iedere vijf jaar verschijnt er een update van deze randvoorwaarden. De volgende update vindt plaats in 2011. Bij de toetsing maken de waterkeringbeheerders gebruik van verschillende modellen. De huidige kennis op het gebied van golfverwachtingen geeft aan dat de tot nu toe gehanteerde maatgevende golfbelastingen op sommige plaatsen langs de kust te laag zijn. Hogere golfrandvoorwaarden kunnen bij een volgende toetsing van onze waterkeringen leiden tot het afkeuren van dijken. Omdat de financiële consequenties hiervan bijzonder groot kunnen zijn, zullen de nieuwe inzichten op basis van metingen stevig onderbouwd moeten worden. Het programma “Sterkte en Belastingen Waterkeringen” (SBW) van Rijkswaterstaat ondersteunt daarom de verbetering van de toetsingsvoorschriften door onderzoek te doen naar de sterkte van waterkeringen en de belastingen die daarop inwerken. Waarnemingen in het kader van SBW worden gebruikt om de modellen te verbeteren. De geomorfologische eigenschappen van de Waddenzee zijn belangrijk voor de veiligheid in dit gebied omdat die de dynamiek van getijden en wateropzet sterk kunnen beïnvloeden (Von Storch en Woth, 2008). De Waddenzee is een complex systeem van geulen en platen. Bij de voortplanting van golven vanaf de Noordzee door de Waddenzee treden er diverse ingewikkelde interacties op, die maar zeer ten dele begrepen worden. Voor de Waddenzee zijn onvoldoende golfgegevens voorhanden om een zinvolle uitspraak te kunnen doen over de maatgevende golfbelastingen. Daarom is in dit complexe systeem in het kader van SBW in 2003 een grootschalige meetcampagne gestart (figuur 25). Hoofddoel van het uitgebreide monitoringnetwerk is om de voortplanting van golven vanaf de relatief diepe Noordzee via de getijdeinlaten tussen de eilanden in de Waddenzee naar de waterkering te volgen. Naast golfmetingen worden ook waarnemingen uitgevoerd aan wind en stroming. Het meetprogramma is in de eerste plaats bedoeld voor validatie en verbetering van golfmodellen (RWS, 2007; van Zijderveld en Peters, 2008). Om voldoende waarnemingen bij noordwestelijke stormen te verzamelen, zal de meetcampagne ten minste tien jaar doorgaan. Dan moet er genoeg kennis ontwikkeld zijn om betrouwbare nieuwe golfbelastingen op de dijken langs de Waddenzee te kunnen opleveren. Een van de mogelijke harde kustverdedigingsopties vormt het door de Deltacommissie geïntroduceerde deltadijken-concept. Dit zijn dijken die zo breed of sterk zijn dat de kans op oncontroleerbare overstromingen (i.c. doorbraken) vrijwel nihil is, waarbij in gebieden met een hoge druk op de gebruiksruimte deze dijken zo breed kunnen zijn dat op de dijk ruimte ontstaat voor andere functies. In een afwegingsproces om te komen tot deltadijken moet de rol van de in het gebied aanwezige secundaire keringen of slaperdijken worden meegenomen. De lokale uitgangssituatie zou bepalend moeten zijn voor de keuze om de benodigde extra beschermingsmaatregelen landwaarts dan wel zeewaarts te realiseren. Er is onderzoek nodig, op basis van regiospecifieke criteria voor Noord-Nederland (zie hieronder), naar de mogelijkheden en kansen van realisatie van deltadijken (RvW, 2009).

56

Figuur 25. Wind en golfmeetnetwerk in de Nederlandse Waddenzee in het kader van SBW (Bron: van Zijderveld en Peters, 2008).

Adaptatieopties ten behoeve van de kustverdediging omvatten naast harde ingrepen als dijkaanpassing en zandsuppletie ook veel zachte opties als aangepast duin-, kwelder- en zomerpolderbeheer, erosie en sedimentatie controle met behulp van biobouwers, ruimtelijk planning, rampenbestrijding, etc. Klimaatbuffers, veerkracht en robuustheid, dynamisch kustbeheer zijn verzameltermen die een beroep doen op het natuurlijke, zelfherstellend vermogen van de Wadden om via natuurlijke processen een zo doelmatig mogelijke, lokale en regionale uitwisseling van sedimentstromen te bewerkstelligen(Hoekstra et al., 2009). Lokale en tijdelijke tekorten aan sediment (b.v. na een storm) kunnen dan op een natuurlijke en efficiënte wijze worden opgevangen. Centrale factor m.b.t. klimaatbuffers en veerkracht is dan ook het op lange termijn realiseren van een positief sedimentbudget in een specifiek kustvak. Het verantwoord inzetten van dynamisch kustbeheer vraagt nader onderzoek naar het effect van een versterkte relatieve zeespiegelrijzing, al of niet in combinatie met een verandering in wind-, golfen stromingscondities voor de kustaanwas en kustafslag van de Noordzeekust van de Waddeneilanden. Cruciaal daarbij zijn de processen en condities die verantwoordelijk zijn voor duin- en stranderosie op de eilanden, dwz hydrodynamsiche processen, o.a. door golfoploop op het strand en door overwash (het vlaksgewijs overspoelen van een kustgebied), en eolische processen (= zandtransport door wind). De bijdrage van deze processen aan sedimentwinst, zowel landwaarts als zeewaarts, en het bron- en depositiegebied van het afgeslagen dan wel aangevoerde sediment zijn nog maar beperkt bekend. Aan de Waddenzijde van de eilanden en de vasteland kust spelen kwelders een speciale rol want zij hebben onder normale omstandigheden een golfdempende werking (vermindering golfhoogte en golfoploop tegen de zeedijk), waardoor er extra bescherming tegen overstroming wordt geboden aan het achterland. De daadwerkelijke bijdrage ervan bij zeer hoge waterstanden (per lokatie) is echter onduidelijk. Nader onderzoek moet duidelijk maken of actieve kwelderontwikkeling daadwerkelijk als een

57

betekenisvolle en permanente kustverdedigende maatregel kan worden beschouwd (RvW, 2009). Hoe een effectieve mix van ‘harde’ en of ‘zachte’ adaptatiemogelijkheden eruit ziet voor de Waddenzee, met oog voor internationale afstemming behoeft nog veel studie maar biedt ook kansen voor de regio (zie volgende hoofdstuk). Tot slot is het voor de normbepaling van de veiligheidsinfrastructuur, hard dan wel zacht, van belang de directe en indirecte (gevolg)schade voor het gebied zelf én voor de rest van Nederland met betrekking tot de energievoorziening mee te nemen. Noordoost-Groningen is economisch gezien een belangrijk gebied, met name vanwege de aanwezigheid van een grootschalig energieen chemiecluster1, dat op nationaal niveau een cruciale rol speelt in de gasen elektriciteitsvoorziening. In de huidige veiligheidsnormen komt de economische betekenis van dit deel van het waddengebied onvoldoende tot uitdrukking en specifieke studies hierna zijn gewenst (RvW, 2009).

1

In de Eemsdelta staat circa 10% van de in Nederland geïnstalleerde productiecapaciteit voor elektriciteit opgesteld en is circa 20% van de zware chemie van Nederland gevestigd.

58

Figuur 26 Schetsmatige weergave van een aantal klimaat gerelateerde ideeën voor de inrichting van delen van het waddengebied. (bron: GALLERY of OPPORTUNITIES – ideeën voor een duurzame Waddenzone)

Klimaat als kans Het waddengebied vertegenwoordigt grote ecologische en ruimtelijke, maar ook cultuurhistorische en economische waarden. Deze waarden - van nationale betekenis - maken dat voor het gebied vooral veel plannen worden ontwikkeld die gericht zijn op behoud en herstel. Deze onderkennen dat een exogeen opgelegde, haast existentiële verandering, zoals klimaatverandering en zeespiegelstijging, naast een bedreiging juist ook uitgelezen kansen biedt (Kabat et al., 2005). De bedreiging is dermate groot dat het collectieve gevoel ontstaat dat een reactieve, behoudende of al te voorzichtige strategie (‘pappen en nat houden’) niet zal volstaan, waardoor er ruimte ontstaat voor meer radicale ideeën en strategieën. Ruimte niet alleen in creatieve zin, maar ook in beleidsmatige en economische zin. Juist vanuit een klimaat perspectief zijn er recent dan ook vele, meer offensieve plannen en ideeën ontwikkeld voor een duurzame ontwikkeling in het gebied (zie figuur 26). Een groot deel van die plannen zijn gericht op aanpassing aan klimaatverandering (adaptatie). Een beperkter aantal richt zich op een bijdrage aan het verminderen van de effecten van klimaatverandering (mitigatie). Het zijn veelal ideeën ontwikkeld vanuit een duidelijk langere termijn visie. Het probleem is reëel en actueel maar zal in volle omvang pas op lange termijn voelbaar zijn. Ook eventueel realisatie van de plannen vraagt een lange adem. Tot slot zijn ze zo ingrijpend, ecologisch, economisch en/of maatschappelijk, dat een gedegen wetenschappelijke analyse van positieve en negatieve gevolgen onontbeerlijk is. In het volgende zullen we niet in detail op elk van deze plannen ingaan. Ze zijn vaak ook nog niet ‘geland’ in beleid. Wel roepen ze een aantal gemeenschappelijk kennisvragen op die beantwoord moeten worden vóór verder uitwerking aan de orde is.

59

Een Klimaatneutraal waddengebied De druk om zuiniger om te gaan met energie en de energie die we gebruiken duurzaam op te wekken is groot. Vanuit het principe “Think global, act local” is het Noordelijk Energieakkoord afgesloten en hebben De Waddeneilanden een ambitiemanifest opgesteld. Initiatieven zoals Energy Valley kunnen van Noord-Nederland een (inter-)nationale voorloper maken op het gebied van duurzame energie en innovatie. Het Energieakkoord Noord-Nederland zet in op alle schaalniveaus voor de energiebesparing in de gebouwde omgeving, duurzame energie, biobrandstoffen en duurzame mobiliteit, schone energie en kennis en innovatie (RCW, 2008). Bij de ontwikkeling van methoden van duurzame energieopwekking moet rekening worden gehouden met de specifieke waarden van het waddengebied. Het open, weidse landschap, de werking van de getijden zijn waarden - naast vele anderen - die gekoesterd en beschermd worden. Tegelijkertijd wil men de potenties van de havens benutten voor de aanvoer van (bio-) energiegrondstoffen en voor de daaraan gekoppelde energieproductie. Wil men de restwarmte die daarbij vrijkomt nuttig gebruiken in glastuinbouw, industriële en residentiële verwarming. Oude gasvelden zijn te gebruiken voor tijdelijke opslag van gas of permanente opslag van CO2 (zogenoemde Carbon Capture and Storage technieken - CCS). In diezelfde ondergrond is exploiteerbare geothermische energie aanwezig. En tot slot biedt het getij zelf en de overgangen van zoet naar zout water potenties voor energieopwekking. Een aantal inrichtingsschetsen combineren vaak meerdere van deze opties in zogenoemde ‘energielandschappen’ (Roggema et al. 2006, 2008). De grootste concentratie van potenties, zowel vanuit elektriciteit als vanuit warmte optiek, wordt gevonden juist in de Waddenkustzone (zie figuur 27). In dit spanningsveld tussen ontwikkelingspotenties enerzijds en beschermingswaardig ecologisch-landschappelijk kapitaal anderzijds leven vele kennisvragen. Onderzoek dat deze vragen beantwoorden moet als doelstelling hebben te komen tot een wetenschappelijk onderbouwing van de fysieke, ecologische en economische potenties en barrières voor de vorming van duurzame energielandschappen in de waddenprovincies. Voorbeelden van de vele vragen die in dit thema leven zijn die rond meer technische aspecten van mitigatie opties, zoals welke de opties zijn voor duurzame energie en energiebesparing op lokaal niveau voor de eilanden en in diverse regios in de waddenprovicies en wat is het meest geëigende schaalniveau voor implementatie. Ook is aanzienlijke techniek ontwikkeling en industriële opschalings studies nodig voor duurzame energie opties uit getijden, wind, osmose (zoet/zout), geothermische energie, warmtegebruik conventionelere centrales in kastuinbouw en aquacultuur

60

industrial plot Eems harbour osmosis plant

power plant green houses

new living typology

osmosis plant

geothermal villages

Figuur 27 Boven: voorbeeld van een ‘energielandschap’. Onder: energiemix kaart van de Waddenprovincies: gecombineerde regionale energiepotenties. Bron: Roggema et al. 2006, 2008

61

Daarnaast rijzen van meer economische aard die betrekking hebben op zaken als wat is de optimale mix voor diverse conventionele en nieuwe sectoren (aquacultuur of zilte teelten) van lokale energiepotenties, versus energiebesparing en import van energie in economische en duurzamheidstermen. Hier bij zijn MKBA instrumenten nodig die locatiespecifiek en ruimtelijk onderscheidend zijn. Beleidsmatig is de ontwikkeling interessant van een belevings- en waarderingstoets voor nieuw ontworpen energielandschappen zoals bv Eemshaven en Dollardgebied. Daarnaast is de samenwerking tussen rijksoverheid en de noordelijke provincies en gemeenten rond knelpunten in de ruimtelijke ordening en energie-infrastructuur gebaat bij studies naar optimale vormen van multilevel governance. Tot slot zullen sommige opties ook zelf gevoelig zijn voor klimaatverandering en kunnen dus terugkoppelingen optreden. Zo is het onduidelijk in welke mate evt productie van biomassa voor een Noordelijke biobased economy invloed zal ondervinden van klimaatverandering.

Klimaat bestendige Wadden De grootste bedreigingen door klimaatverandering en zeespiegelstijging in het waddengebied hangen samen met kustverdediging op korte tot middellange termijn, een mogelijk ‘verdrinken’ van de Wadden op (zeer) lange termijn, veranderingen in de waterhuishouding op de eilanden en het vasteland, en zeker ook ecologische veranderingen. De dijken en duinen in het waddengebied zullen het zwaarder te verduren krijgen ten gevolge van weersextremen en zeespiegelstijging. In de landelijke Kustnota’s worden hier antwoorden op geformuleerd bijvoorbeeld in de vorm van dijkverzwaring. Zowel ‘harde’ (dijken) als ‘zachte’ (bredere kwelders) verdedigingsopties, plus diverse combinaties, dienen zich aan. Het brede scala aan oplossingsrichtingen wordt mooi geïllustreerd door een achttal integrale visies die ontwikkeld zijn voor de toekomst van de afsluitdijk (Rijkswaterstaat et al., 2008). De meeste opties combineren kustverdediging (dijk) met natuurontwikkeling (in veiligheidsbuffers in de vorm van kwelders aan de zeezijde of overslagbekkens aan de land / IJsselmeerzijde). Een optie, afsluitdijk met ‘resonator’, probeert een stuk getijdedynamiek te herstellen die met het afsluiten van het IJsselmeer verloren is gegaan. met diverse gunstige ecologische gevolgen (van der Velden, 2008; zie figuur 28). Ook voor de verdediging van de vastelandskust bestaan vele ideeën, te groeperen in lijnverdedigingsopties als superdijken, en meer zonale verdedigingsopties die dan weer zowel zeewaarts als landwaarts gericht kunnen zijn (ComCoast, 2007). Ook hier staat multifunctionaliteit vaak voorop, en wordt kustverdediging gerealiseerd in combinatie met natuurontwikkeling, recreatiemogelijkheden en/of economische ontwikkeling.

62

Figuur 28. Getijden zonder afsluitdijk, met afsluitdijk en met resonator (van der Velden, 2008).

De meest extreme opties voorzien in de aanleg van éen of meerdere nieuwe Waddeneilanden, zoals een gecombineerd haven- en energie-eiland ten noorden van Schiermonnikoog-Rottummeroog (MUST, 2007) of zelfs een geheel nieuwe rij eilanden voor de huidige (Roggema et al., 2006). Naast deze kustverdedigingswerken vragen een klimaatrobuuste EHS in de Waddenprovincies, klimaatbuffers, waterbekkens voor opvang van pieken in waterafvoer en/of als buffer voor droge perioden (beiden zullen vaker gaan voorkomen bij klimaatverandering) allemaal ruimte, op de eilanden, in de directe kustzone en op het vasteland. Bij al dit soort adaptatieopties bestaat een sterk spanningsveld tussen multifunctionele, maar ingrijpende ruimtelijke herinrichting enerzijds en bestaand waardevol ecologisch-landschappelijk kapitaal anderzijds. Onderzoek moet dit spanningsveld meer expliceren en de bijbehorende vragen beantwoorden, met als doelstelling te komen tot een wetenschappelijk onderbouwing van de fysieke, ecologische en economische potenties en barrières voor een klimaatrobuuste inrichting van het waddengebied. Ook hier zijn de onderzoeksvragen van meer technische aard, zoals vragen met betrekking tot de eisen waaraan een klimaatrobuuste kustverdediging van zowel de eilanden als het vasteland moet voldoen. Belangrijk is ook de zoektocht naar een optimale mix van harde en zachte aanpassingen, en de mogelijkheden om een kustverdedigings te realiseren met een minimale ecologische impact tijdens, en maximale ecologische potentie na realisatie. Hoe ziet een klimaatrobuuste EHS eruit die zorg draagt voor een verbinden van de waddenprovincies met enerzijds de Waddenzee en –eilanden en anderzijds de rest van NL en N-Duitsland. Welke ingrepen in de waterhuishouding zijn nodig om te komen tot een klimaatrobuust beheer van oppervlakte- en grondwater? Ruimtelijk inrichting en governance zitten met vragen rond functiecombinaties: welke zijn (on)wenselijk, (on)mogelijk en/of (on)haalbaar. Wat zijn 63

realiseerbare ontwikkelingstrajecten naar de meer extreme ruimtelijke vergezichten en kan backcasting daaraan bijdragen? Centraal bij al deze ‘klimaatkansen’ staat de vraag of de waddenregio een (mondiale) voorloper kan, moet of wil zijn bij de realisatie van nieuwe adaptatiestrategieën met mogelijk belangrijke economische ontwikkelingsimpulsen tot gevolg (ontwikkeling/realisatie grote infrastructurele werken, export van strategieën).

64

Kennislacunes Kennisvragen rond klimaatveranderingen in het waddengebied zijn onder te brengen in een viertal groepen: 1) 2) 3) 4)

Constructie van hoge-resolutie, regio-specifieke klimaatscenario’s Het waddengebied als actor in klimaatverandering Identificatie van impacts van klimaatverandering Ontwikkeling van adaptatiestrategieen

Constructie van klimaatscenario’s Goede hoge-resolutie klimaatscenario’s zijn cruciaal voor impact studies en ontwerp van adaptatiemaatregelen. Vooral voor de komende decennia (tot circa 2050) is de onzekerheid in mondiale klimaatscenario’s klein genoeg om hoge resolutie downscaling naar de regio rond het waddengebied zinvol te maken. De resulterende regionale klimaatscenario’s maken gedetailleerde impactstudies en studies naar beheersmaatregelen op de middellange termijn mogelijk. Voor de langere termijn maakt de onzekerheid in emissies de onzekerheid in klimaatprojecties zo groot dat verkenning op relatief grove resolutie zinvoller is dan downscaling. Ontwerp van no-regret adaptatiemaatregelen is gebaat bij een verkenning van extremen. Dit vereist een gedegen kennis van processen en regionale kenmerken die tot extremen leiden, en waarop de downscaling mede gebaseerd moet zijn. Een goed begrip van effecten die specifiek zijn voor de kustzone en te maken hebben met de overgang tussen land en zee is essentieel. Tot zulke effecten behoren onder andere de invloed van zeewatertemperatuur op neerslagintensiteit en de eventuele verhoogde gevoeligheid van het waddengebied voor veranderingen van extremen in wateropzet bij storm. Kennisvragen: hoge-resolutie klimaatscenario’s o Hoe verandert het klimaat in de regio rond de Waddenzee in de komende eeuw en hoe veranderen daarbij extremen in temperatuur, neerslag, droogte en wind? o Welke processen bepalen veranderingen in het golfklimaat van het waddengebied? o Wat zijn de verschillen tussen landelijke klimaatverandering en de regionale klimaatveranderingen in het waddengebied? o Welke invloed hebben de zee en de geografische en geomorfologische eigenschappen van het waddengebied op de regionale klimaatverandering? o Hoe bepalen klimaatverandering en geomorfologische eigenschappen veranderingen in de temperatuur en saliniteit van het water. o Welke invloed hebben klimaatverandering en geomorfologische eigenschappen op stroming, wateropzet, golfhoogtes?

65

Het waddengebied als actor in klimaatverandering Een forse verkleining nodig van de onzekerheden in de potentiële totale broeikasgasemissies uit het waddengebied.is gewenst. Dit moet gepaard gaan met het verzamelen van gedegen kennis van processen die effecten van menselijk handelen op die emissies en de natuurlijke emissies uit het waddengebied beïnvloeden. Hiervoor zijn nieuwe, directe metingen aan de fluxen van CO2, CH4 en N2O nodig, samen met metingen aan de achterliggende processen, en modellen die interpretatie en opschaling van de metingen mogelijk maken. De metingen dienen bij voorkeur jaarrond en zoveel mogelijk gebiedsdekkend plaats te vinden. Productie of opname in water en sediment moeten gekoppeld worden aan transport van broeikasgassen van en naar de Noordzee om de totale balans te kunnen kwantificeren. Hiervoor zijn onder andere goede hydrodynamische modellen nodig. Interessant is de ook vraag of de broeikasgasemissies uit het waddengebied beïnvloed worden door menselijke activiteiten in het gebied zelf of tot ver op het vasteland, en welke rol de ecosystemen in het waddengebied spelen in productie of vastlegging van broeikasgassen. Noord Groningen is een belangrijke hotspot in de Nederlandse energie huishouding. Men wil de potenties voor energiegrondstoffentransport, restwarmtegebruik, gas en CO2 opslag in oude gasvelden, geothermische energie en osmotische en getijden energie graag benutten. De grootste concentratie van potenties wordt gevonden juist in de Waddenkustzone. In dit spanningsveld tussen ontwikkelingspotenties enerzijds en beschermingswaardig ecologisch-landschappelijk kapitaal anderzijds leven vele kennisvragen. Kennisvragen: broeikasgasemissies en -balans o Hoe groot zijn de emissies van kooldioxide, methaan en lachgas uit het waddengebied? o Wat zijn de belangrijkste natuurlijke mechanismen die broeikasgasemissies uit het waddengebied bepalen? o In welke mate en hoe worden de emissies van kooldioxide, methaan en lachgas uit het waddengebied beïnvloed door menselijke activiteiten in het gebied zelf en op het vaste land? o Hoe en in welke mate draagt het waddengebied bij aan het tegengaan van de verzuring van het zeewater? o Hoe en in welke mate dragen ecosystemen in het waddengebied bij o aan opname of uitstoot van broeikasgassen en koolstofvastlegging? o Welke opties zijn er voor duurzame energie en energiebesparing op lokaal niveau voor de eilanden en in diverse regios in de waddenprovicies en wat is het meest geëigende schaalniveau voor implementatie? o Welke fysieke, ecologische en economische potenties en barrières spelen een rol bij de vorming van duurzame energielandschappen in de waddenprovincies?

66

o Hoe kunnen mitigatiedoelstellingen optimaal gecombineerd worden met doelstellingen uit het natuurbeheer en met de landbouwpraktijk in het waddengebied?

Identificatie van impacts Veel meer kennis is nodig van mogelijke impacts van klimaatverandering op morfologie, waterhuishouding en ecologie van het waddengebied, en van de robuustheid en veerkracht van bestaande systemen. Reconstructie van veranderingen in het verdere verleden (laatste paar millennia) en causale analyse van huidige trends, aangevuld met vergelijkende studies van warmere wadsystemen moet de noodzakelijke kennis opleveren om de mogelijkheden en onmogelijkheden voor adaptatie aan te geven. Integrale analyses van systemen én processen zijn cruciaal. Correlatieve analyses op te kleine deelsystemen of individuele soorten volstaan niet. Integratie met studies naar eigenschappen en veranderingen van ecosystemen die de broeikasgasbalans van het waddengebied beïnvloeden en integratie met bestaande en geplande ecologische studies bieden unieke kansen voor grensverleggend nader onderzoek. Fysisch- ecologische impacts zullen ook doorwerken in de regionale economie. Adaptatie maatregelen zullen doorwerken in de beleving van de Wadden en andere cultuureffecten. Daarnaast zijn meer rechtstreekse impacts te verwachten op bv toerisme en volksgezondheid. Ook aan dit soort effectenstudies bestaat behoefte vanuit de regionale overheden. Kennisvragen: Impact studies sectoraal en cross-sectoraal o Hoe zullen geulen en platen reageren op een klimaatverandering en wat zijn de consequenties voor de morfologie en het ecosysteem? o Wat zijn de gevolgen van klimaatverandering voor de zandbalans in de Noordzee kustzone langs de eilanden en in de achterliggende Waddenzee? o Wat zijn de effecten van klimaatveranderingen op de natuurlijke veerkracht van de kust in het licht van duurzame veiligheid en natuurlijke verjonging van ecosystemen? o Wat zijn de gevolgen van verzilting op natuurwaarden in het waddengebied? o Wat zijn de effecten van klimaatverandering op agro-ecosystemen? o Wat zijn de gevolgen van klimaatverandering voor de waterhuishouding en –kwaliteit in het waddengebied? o Hoe reageren de voedselwebben van de Waddenzee en de Waddeneilanden (kwelders en duinen) op klimaat-verandering en hoe zullen veranderingen daarin de aantallen en soortensamenstelling van vegetatie, schelpdieren, vissen en vogels beïnvloeden? o In welke mate zullen zich eventuele nadelige effecten van klimaatverandering op toerisme en recreatie voordoen? o Welke aan klimaatverandering gerelateerde gezondheidseffecten zijn te verwachten en zijn mogelijk specifiek voor het waddengebied?

67

Ontwikkeling van adaptatiestrategieën Mede op basis van resultaten uit het voorgaande onderzoek kunnen innovatieve adaptatiemaatregelen worden ontwikkeld. Wellicht zijn nieuwe functiecombinaties mogelijk zodat maatregelen een gunstige uitwerking hebben op meer dan één sector. Creatieve ideeën moeten worden doorgerekend op integrale effecten op de toekomstige situatie. Robuustheid en veerkracht zijn ook hier sleutelwoorden. Studies naar vergelijkbaarheid en mogelijkheden voor integrale kwantificering van effecten zijn daarvoor noodzakelijk. Dit vereist methodes om natuurwetenschappelijk en sociaalwetenschappelijke studies te verbinden. Kennisvragen: Ontwerp en effectstudies van adaptatie opties sectoraal en crosssectoraal o Welke mogelijkheden zijn er om de veiligheid in het waddengebied te waarborgen? o Wat zijn de mogelijkheden en kansen van realisatie van brede, onbezwijkbare dijken in het waddengebied? o Wat zijn de mogelijkheden van actieve kwelderontwikkeling en andere vormen van dynamisch kustbeheer voor een permanente kustverdediging? o Wat zijn de gevolgen van kustverbreding via zandsuppletie voor het waddensysteem en welke scenario’s en opties pakken het gunstigst uit voor zowel waterveiligheid en natuur en waterwinning op de eilanden? o Hoe kunnen duurzaamheid en veerkracht van de diverse sectoren gemeten en met elkaar vergeleken worden? o Met welke kansen of bedreigingen voor droge en natte natuur moet rekening gehouden worden en hoe staat dit in relatie tot andere activiteiten in het waddengebied? o Hoe kunnen landbouw en visserij zich aanpassen aan het veranderende klimaat en welke nieuwe mogelijkheden zijn haalbaar in het waddengebied? o Welke nieuwe kansen biedt klimaatverandering voor recreatie en toerisme? o Hoe kunnen natuurwetenschappelijke inzichten omtrent klimaatverandering zinvol verbonden worden met sociaalwetenschappelijke inzichten omtrent perceptie en menselijk handelen? o Welke adaptatiemaatregelen in riolering, waterzuivering en wateraanvoer op de eilanden zijn wenselijk en mogelijk? o Hoe kunnen de Waddeneilanden zelf in hun zoetwaterbehoefte voorzien? o Kan ondergrondse waterberging een zinvolle bijdrage leveren aan verduurzaming van de waterketen? o Hoe snel en met welke ruimtelijke kwaliteitszoneringen ontwikkelen zich zoetwaterlenzen onder embryoduinen op plaatsen waar kustaanwas optreedt? o Hoe kunnen modellen voor (Wadden-) biodiversiteit klimaatbestendig gemaakt worden?

68

Referenties Aken, H. M. van, 2008a. Variability of the water temperature in the western Wadden Sea on tidal to centennial time scales. Journal of Sea Research, 60, 227-234. Aken, H. M. van, 2008b. Variability of the salinity in the western Wadden Sea on tidal to centennial time scales. Journal of Sea Research, 59, 121-132. Bange, H.W., 2006. Nitrous oxide and methane in European coastal waters. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 70, 361-374. Bakker, D.C.E., H.J.W. de Baar, and H.P.J. de Wilde, 1996. Dissolved carbon dioxide in Dutch coastal waters. Marine Chemistry, 55, 247-263. Bairlein, F., and K.-M. Exo, 2007. Climate Change and Migratory Birds. In: Reineking, B., en P. Südbeck, P. (Eds.), 2007. Seriously Declining Trends in Migratory Waterbirds: CausesConcerns-Consequences. Proceedings of the International Workshop on 31 August 2006 in Wilhelmshaven, Germany. Wadden Sea Ecosystem No. 23. Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven, 43-52. Bartholomeus R.P. en coauteurs, 2008. Critical soil conditions for oxygen stress to plant roots: substituting the Feddes-function by a process-based model. J. Hydrol. 360, 147-165. Bazelmans, J., 2009. Het waddengebied als cultuurlandschap. Naar een cultuurhistorische en sociaalwetenschappelijke onderzoeksagenda voor het waddengebied. Position Paper Maatschappij en Cultuurhistorie, Waddenacademie, Leeuwarden. Beaugrand, G. 2004. The North Sea regime shift: evidence, causes, mechanisms and consequences. Progress in Oceanography, 60, 245-262. Beaugrand, G., K. M. Brander, J. Alistair Lindley, S. Souissi, and P. C. Reid, 2003. Plankton effect on cod recruitment in the North Sea. Nature, 426, 661-664. Beaugrand, G., C. Luczak and M. Edwards, 2009. Rapid biogeographical plankton shifts in the North Atlantic Ocean. Global Change Biology, 15, 1790-1803. Beaugrand, G., P. C. Reid, F. Ibanez, J. A. Lindley and M. Edwards, 2002. Reorganization of North Atlantic Marine Copepod Biodiversity and Climate. Science, 296, 1692-1694. Beare, D., F. Burns, E. Jones, K. Peach, E. Portilla, T. Greig, E. McKenzie, and D. Reid, 2004. An increase in the abundance of anchovies and sardines in the north-western North Sea since 1995. Global Change Biology, 10, 1209–1213. Beersma, J.J., T.A. Buishand and H. Buiteveld, 2004. Droog, droger, droogst - KNMI/RIZA bijdrage aan de tweede fase van de Droogtestudie Nederland. KNMI publication PUBL199-II, KNMI, De Bilt, 52 pp. Beukema, J.J., R. Dekker en J.M. Jansen, 2009. Some like it cold: populations of the tellinid bivalve Macoma balthica (L.) suffer in various ways from a warming climate. Mar. Ecol. Prog. Ser. 384, 135-145. Blew, J., K. Günther, K. Laursen, M. Van Roomen, P. Südbeck, K. Eskildsen and P. Potel, 2007. Trends of Waterbird Populations in the International Wadden Sea 1987-2004: An Update. In: Reineking, B., en P. Südbeck, P. (Eds.), 2007. Seriously Declining Trends in Migratory Waterbirds: Causes-Concerns-Consequences. Proceedings of the International Workshop on 31 August 2006 in Wilhelmshaven, Germany. Wadden Sea Ecosystem No. 23. Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven, 9-32. Brander, K., G. Blom, M.F. Borges, K. Erzini, G. Henderson, B.R. MacKenzie, H. Mendes, J. Ribeiro, A.M.P. Santos and R. Toresen, 2003. Changes in fish distribution in de eastern North Atlantic: are we seeing a coherent response to changing temperatures? ICES Mar. Sci. Symp., 219, 261-270. Brandsma, T., 2001. Hoeveel Elfstedentochten in de 21e eeuw? Zenit, 28,194–197. Bruin, H.A.R. de, and W.N. Lablans, 1998. Reference crop evapotranspiration determined with a modified Makkink equation. Hydrological Processes, 12, 1053-1062. Bromberg Gedan, K., B.R. Silliman and M.D. Bertness, 2009. Centuries of Human-Driven Change in Salt Marsh Ecosystems. Annu. Rev. Mar. Sci., 1, 117–141. Buishand, T.A., R. Jilderda en J.B. Wijngaard, 2009. Regionale verschillen in extreme neerslag. KNMI Scientific Report WR 2009-01, KNMII, De Bilt, 47 pp. Cadée, G.C., and J. Hegeman, 2002. Phytoplankton in the Marsdiep at the end of the 20th century; 30 years monitoring biomass, primary production, and Phaeocystis blooms. J. Sea Res., 48, 97-110.

69

Chmura G.L., S.C. Anisfeld, D.R. Cahoon and J.C. Lynch, 2003. Global carbon sequestration in tidal, saline wetland soils. Glob. Biogeochem. Cycles, 17, 1111–1133. ComCoast, 2007. The future of flood risk management, a guide to multifunctional coastal defense zones. ComCoast publication, Rijkswaterstaat. Deltacommissie, 2008. Samen werken met water. Een land dat leeft, bouwt aan zijn toekomst. Bevindingen van de Deltacommissie 2008. http://www.deltacommissie.com/doc/2008-0903%20Advies%20Deltacommissie.pdf, 135 pp. Dijk, J. van, H. Folmer, L. Broersma, M. van der Heide, W. Heijman, I. Horlings, O. Ivanova, W. Jonkhoff, O. Koops,F. Sijtsma, A. van der Veen, 2009. Analyse van sociaaleconomische problemen in het waddengebied (position paper Sociale en Ruimtelijke Economie). Waddenacademie , KNAW, Leeuwarden. Dillingh, D., 2008. Klimaatverandering en zeespiegelstijging. In: F. Barends, D. Dillingh, R. Hanssen en K. van Onselen (Eds.) Bodemdaling langs de Nederlandse kust. Case Hondsbossche en Pettemer Zeewering. IOS Press bv, Amsterdam, 189-210. Doney, S.C., V.J. Fabry, R.A. Feely and J.A. Kleypas, 2009. Ocean Acidification: The Other CO2 Problem. Annu. Rev. Mar. Sci., 1, 169-192. ECDC (European Centre for Disease Prevention and Control), 2007. First Annual Epidemiological Report on Communicable Disease in Europe (AER). ECDC, Stockholm. 301 pp. Edwards, M., and A. J. Richardson, 2004. Impact of climate change on marine pelagic phenology and trophic mismatch. Nature, 430, 881-884. FitzGerald, D.M., M.S. Fenster, B.A. Argow an I.V. Buynevich, 2008. Coastal Impacts Due to Sea-Level Rise. Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 36, 601-647. Friedlingstein, P., en co-auteurs, 2006: Climate-Carbon Cycle Feedback Analysis: Results from the C4MIP Model Intercomparison. J. Clim., 19, 3337-3353. Grunwald, M., and coauthors, 2009: Methane in the southern North Sea: Sources, spatial distribution and budgets. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 81, 445-456. Haaf, M.E. ten & Buijs, P.H., 2008. Morfologie en dynamiek van washoversystemen. Report University Utrecht. Hadley Center, 2009. Heijboer, D. en J. Nellestijn, 2002. Klimaatatlas van Nederland; de Normaalperiode 19712000. Uitgeverij Elmar B.V., Rijswijk, 182 pp. Herman, P.M.J., V.N. de Jonge, N. Dankers, B. J. Ens, W.J. Wolff, B. Brinkman, M. Baptist, M.A. van Leeuwe, J.P.Bakker, C.J.M. Philippart, J. Kromkamp, J. van Beusekom, M. van Katwijk, T. Piersma, H.W. van der Veer, E.J. Lammerts, A.P. Oost, J. van der Meer, H.J. Lindeboom, H. Olff, G. Jansen, 2009, (Natuur)behoud in een veranderende wereld (position paper Ecologie), Waddenacademie KNAW, Leeuwarden. Hirota, M., Y. Senga, Y. Seike, S. Nohara, and H. Kunii, 2007. Fluxes of carbon dioxide, methane and nitrous oxide in two contrastive fringing zones of coastal lagoon, Lake Nakaumi, Japan. Chemosphere, 68, 597-603. Hofstede, J., 2005. Danish-German-Dutch Wadden Environments. In: E.A. Koster (Ed.), The physical geography of Western Europ. Oxford University Press, Oxford, 185-205. Hoppema, J.M.J., 1991. The Seasonal Behavior of Carbon-Dioxide and Oxygen in the Coastal North-Sea Along The Netherlands. Netherlands Journal of Sea Research, 28, 167-179. Hoppema, J.M.J., 1993. Carbon-Dioxide and Oxygen Disequilibrium in a Tidal Basin (Dutch Wadden Sea). Netherlands Journal of Sea Research, 31, 221-229. Hurk B.J.J.M. van den, A.G.M. Klein Tank, G. Lenderink, A.P. van Ulden, G.J. van Oldenborgh, C.A. Katsman, H.W. van den Brink, F. Keller, J.J.F. Bessembinder, G. Burgers, G.J. Komen , W. Hazeleger en S.S. Drijfhout, 2006. KNMI Climate Change Scenarios 2006 for the Netherlands. Scientific Report WR-2006-01, KNMI, De Bilt, (www.knmi.nl/climatescenarios), 82 pp. IPCC, 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, 996 pp. Jacobs, A.F.G., B.G. Heusinkveld and A.A.M. Holtslag, 2009: Eighty years of meteorological observations at Wageningen, the Netherlands: precipitation and evapotranspiration. Int. J. Climatol. 29, (In Press), DOI:10.1002/joc.1957.

70

Jacobs, C.M.J., W. Kohsiek and W.A. Oost, 1999: Air-sea fluxes and transfer velocity of CO2 over the North Sea: results from ASGAMAGE. Tellus 51B, 629-641. Kabat, P., J. Bazelmans, J. van Dijk, P.M.J. Herman, H. Speelman, N.R.J. Deen, en R.W.A. Hutjes, (editors), 2009. Kennis voor een duurzame toekomst van de Wadden: Integrale Kennisagenda van de Waddenacademie. Waddenacademie KNAW, Leeuwarden. Kabat, P., W. van Vierssen, J. Veraart, P. Vellinga, J. Aerts (2008) Climate proofing the Netherlands, Nature 438, 283-284 Kabat, P., L.O. Fresco, M.J.F. Stive, C.P. Veerman, J.S.L.J. van Alphen, B.W.A.H. Parmet, W. Hazeleger and C.A. Katsman (2009) Dutch coasts in transition, Nature Geosciences, in press Katsman, C.A., J. Church, R. Knopp, D. Kroon, M. Oppenheimer, H.-P. Plag, S. Rahmstorf, J. Ridley, H. von Storch, D. Vaughan and R. van de Wal, 2008a. Bovengrensprojecties voor lokale zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust voor 2100 en 2200. In: P. Vellinga, C. Katsman, A. Sterl en J. Beersm (Eds.), Onderzoek naar bovengrensscenario’s voor klimaatverandering voor overstromingsbescherming van Nederland: een internationale wetenschappelijke beoordeling, 2008a (De Nederlandse vertaling). KNMI, de Bilt, en Wageningen UR, Wageningen, 20-100. Katsman, C.A., W. Hazeleger, S.S. Drijfhout, G.J. van Oldenborgh en G. Burgers, 2008b. Climate scenarios of sea level rise for the northeast Atlantic Ocean: a study including the effects of ocean dynamics and gravity changes induced by ice melt. Climatic Change, 91, 351-374. Kelfkens G, A. Bregman, F.R. de Gruijl, J.C. van der Leun, A. Piquet, T. van Oijen, W.W.C. Gieskes, H. van Loveren, G.J.M. Velders, P. Martens en H. Slaper, 2002. Ozone layer climate change interactions. Influence on UV levels and UV related effects. Global Change NOP-NRP report 410200112, RIVM, Bilthoven, 130 pp. Klein Tank, A.M.G. en co-auteurs, 2002. Daily Dataset of 20th-Century Surface Air Temperature and Precipitation Series for the European Climate Assessment. Int. J. Climatol. 22: 1441–1453. KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut), 2006. Klimaat in de 21e eeuw (vier scenario’s voor Nederland). KNMI, De Bilt, www.knmi.nl. Kruijt, B., J.-P. M. Witte, C.M.J. Jacobs and T. Kroon, 2008: Effects of rising atmospheric CO2 on evapotranspiration and soil moisture: a practical approach for The Netherlands. J. Hydrol. 349, 257-267. Law, C.S., and N.J.P. Owens, 1990. Denitrification and Nitrous-Oxide in the North-Sea. Netherlands Journal of Sea Research, 25, 65-74. Leeuw, C.C. de, Grootjans, A.P., Lammerts, E.J., Esselink, P., Stal, L., Stuyfzand, P.J., Turnhout, C. van, Haaf, M.E. ten & Verbeek, S.K., 2008. Ecologische effecten van Duinboog- en Washoverherstel. Report University of Groningen. Lenderink, G. en J. Beersma, 2008. Neerslag en droogte. In: De toestand van het klimaat in Nederland 2008. KNMI, De Bilt, 24-33. Lenderink, G., E. van Meijgaard, and F. Selten, 2009: Intense coastal rainfall in the Netherlands in response to high sea surface temperatures: analysis of the event of August 2006 from the perspective of a changing climate. Clim. Dyn., 32, 19-33. Lenderink G., van Ulden, A.P., van den Hurk, B.J.J.M. and F. Keller, 2007. Climate scenario’s of temperature and precipitation for the Netherlands: a study on combining global and regional climate model results. Clim.Dyn, 29, 157-176. Löffler, M.A.M., Leeuw, C.C. de, Haaf, M.E. ten, Verbeek, S.K., Oost, A.P., Grootjans, A.P., Lammerts, E.J. & Haring, R.M.K., 2008. Eilanden natuurlijk. Natuurlijke dynamiek en veerkracht op de Waddeneilanden. Het Tij Geleerd. ISBN/EAN 978-90-70322-30-4. Lowe, J. A., C. Huntingford, S. C. B. Raper, C. D. Jones, S. K. Liddicoat, and L. K. Gohar, 2009: How difficult is it to recover from dangerous levels of global warming? Environ Res.Lett., 4, 014012 (9pp). Maas, C.W.M. van der, P.W.H.G. Coenen, P.G. Ruyssenaars, H.H.J. Vreuls, L.J. Brandes, K. Baas, G. van den Berghe, G.J. van den Born, B. Guis, A. Hoen, R. te Molder, D.S. Nijdam, J.G.J. Olivier, C.J. Peek, and M.W. van Schijndel, 2008. Greenhouse Gas Emissions in the Netherlands 1990-2006. National Inventory Report 2008. MNP report 500080009, Netherlands Environmental Assessment Agency, Bilthoven, 264 pp. Meltofte, H., J. Blew, J. Frikke, H.-U. Rösner, H.-U. and C.J. Smit, C.J., 1994. Numbers and distribution of waterbirds in the Wadden Sea: Results and evaluation of 36 simultaneous

71

counts in the Dutch-German-Danish Wadden Sea. IWRB Publication 34, Wader Study Group Bull. 34 (special issue). CWWS, Wilhelmshaven. Middelburg, J.J., G. Klaver, J. Nieuwenhuize, R.M. Markusse, T. Vlug, and F. van der Nat, 1995. Nitrous-Oxide Emissions from Estuarine Intertidal Sediments. Hydrobiologia, 311, 43-55. Mitrovica, J.X., M.E. Tamisiea, J.L. Davis, and G.A. Milne, 2001: Recent mass balance of polar ice sheets inferred from patterns of global sea-level change. Nature, 409, 10261029. MUST, 2007. Drie scenario’s voor 2050, ontwikkelingsvisie Eemsdelta. Provincie Groningen, Groningen. Nat, F. van der, J.F.C. de Brouwer, J.J. Middelburg, and H.J. Laanbroek, 1997. Spatial distribution and inhibition by ammonium of methane oxidation in intertidal freshwater marshes. Applied and Environmental Microbiology, 63, 4734-4740. Nehls, G., S. Diederich, D.W. Thieltges and M. Strasser, 2006. Wadden Sea mussel beds invaded by oysters and slipper limpets:competition or climate control? Helgol. Mar. Res. 60, 135–143. Oldenborgh, G.J. van, and A.P. van Ulden, 2003: On the relationship between global warming, local warming in the Netherlands and changes in circulation in the 20th century. Int. J. Clim., 23, 1711-1724. Oldenborgh, G.J. van, S.S. Drijfhout, A. van Ulden, R. Haarsma, A. Sterl, C. Severijns, W. Hazeleger and H. Dijkstra, 2009. Western Europe is warming much faster than expected Climate of the Past, 5, 1-12. Ottersen, G., B. Planque, A. Belgrano, E. Post, P.C. Reid, and N.C. Stenseth, 2001. Ecological effects of the North Atlantic Oscillation. Oecologia, 128, 1-14. Perry, A.L., P.J. Low, J.R. Ellis and J.D. Reynolds, 2005. Climate change and distribution shifts in marine fishes. Science, 308, 1912-1915. Petersen, J. & Lammerts, E.J., 2005. Chapter 9.2 Dunes. In: Essink, K., Dettmann, C., Farke, H., Laursen, K., Lüerssen, G., Marencic, H. & Wiersinga, W., 2005 (Eds.): Wadden Sea Quality Status Report 2004. Wadden Sea Ecosystem No. 15. Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven, 241-258. Pörtner, H.O. and R. Knust, 2007. Climate change affects marine fishes through the oxygen limitation of thermal tolerance. Science, 315, 95-97. Reineking, B., en P. Südbeck, P. (Eds.), 2007. Seriously Declining Trends in Migratory Waterbirds: Causes-Concerns-Consequences. Proceedings of the International Workshop on 31 August 2006 in Wilhelmshaven, Germany. Wadden Sea Ecosystem No. 23. Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven. 72 pp. RCW (Regionaal College waddengebied), 2008: Léven in de Wadden, Beheer- en ontwikkelingsplan waddengebied, Deel A. Rijkswaterstaat, Provincie Friesland, provincie Noord-Holland, 2008. Toekomst Afsluitdijk, acht integrale visies, resultaten van een marktverkenning (fase 1). RWS, Provincie Friesland en Provincie Noord-Holland; Heerenveen. RvW (Raad voor de Wadden), 2009. Wadden en klimaat: aanzet uitwerking Deltacommissie. Briefadvies 4 februari 2009. RWS (Rijkswaterstaat), 2007. Sterkte en Belastsingen Waterkeringen: Meetopstellingen in de Waddenzee. Brochure Rijkswaterstaat. http://www.helpdeskwater.nl/waterkeren/sbw/ Rodrigues, P.P.G.W., J. Barnes and R.C. Upstill-Goddard, 2007. Simulating estuarine nitrous oxide production by means of a dynamic model. Marine Pollution Bulletin, 54, 164-172. Roggema R., A. van den Dobbelsteen en K. Stegenga K. (eds.), 2006. Pallet of Possibilities – Spatial team, Grounds for Change, Bridging to the Future. Provincie Groningen, Groningen. Roggema R., 2007. Ruimtelijke implicaties adaptatie aan klimaatverandering in Groningen. Provincie Groningen, Groningen. Roggema, R. , 2008. Een landschap vol energie: plannen voor energieproductie in de provincie Groningen. Groen: vakblad voor groen in stad en landschap. Scheffer, M., S. R. Carpenter, J. A. Foley, C. Folke & B. Walker, 2001a. Catastrophic shifts in ecosystems. Nature, 413, 591-596. Scheffer, M., D. Straile, E. H. Van Nes and H. Hosper, 2001b. Climatic warming causes regime shifts in lake food webs. Limnol. Oceanogr, 46, 1780-1783. Segers, R., 2009. Windex op basis van productiedata van het CBS, afgeleid uit registratie van CertiQ. Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS), Den Haag/Heerlen, 16 pp.

72

Seitzinger, S.P., and C. Kroeze, 1998. Global distribution of nitrous oxide production and N inputs in freshwater and coastal marine ecosystems. Global Biogeochem. Cycles, 12, 93113. Seitzinger, S.P., C. Kroeze, and R.V. Styles, 2000. Global distribution of N2O emissions from aquatic systems: natural emissions and anthropogenic effects. Chemosphere - Global Change Science, 2, 267-279. Sluijter, R., 2008. Opnieuw vijf warme jaren in Nederland. In: De toestand van het klimaat in Nederland 2008. KNMI, De Bilt, 6-15. Smits, A., A.M.G. Klein Tank en G.P. Können, 2005. Trends in storminess over The Netherlands, 1962-2002. Int. J. Climatol., 25, 1331-1344. Speelman, H., A.P. Oost, J.M. Verweij, Z.B. Wang (editors) 2009 De ontwikkeling van het waddengebied in tijd en ruimte (position paper Geowetenschap). Waddenacademie KNAW, Leeuwarden. Sterl, A., G.J. van Oldenborgh, W. Hazeleger en H. Dijkstra, 2008a. Extreme maximumtemperaturen in de toekomst. Meteorologica, 17 (3), 4-7. Sterl, A., C. Severijns, H. Dijkstra, W. Hazeleger, G.J. van Oldenborgh, M. van den Broeke, G. Burgers, B. van den Hurk, P.J. van Leeuwen, en P. van Velthoven, 2008b. When can we expect extremely high surface temperatures? Geophys. Res. Lett., 35, L14703, doi:10.1029/2008GL034071. Sterl, A., R. Weise, J. Lowe and H. Von Storch, 2008.Winden en stormvloeden langs de Nederlandse kust. In: P. Vellinga, C. Katsman, A. Sterl en J. Beersm (Eds.), Onderzoek naar bovengrensscenario’s voor klimaatverandering voor overstromingsbescherming van Nederland: een internationale wetenschappelijke beoordeling, 2008 (De Nederlandse vertaling). KNMI, de Bilt, en Wageningen UR, Wageningen, 101-120. Takken, W. en G.J. Knols, 2007. Emerging Pests And Vector-Borne Diseases In Europe: Ecology and Control of Vector-borne Diseases. Wageningen Academic Publishers, Wageningen, 500pp. Takken, W., A.J.H. van Vliet, L.S. van Overbeek, F. Gassner, F. Jacobs, W.A. Bron and S. Mulder, 2008. Teken, tekenbeten en Borrelia infecties in Nederland deel II : april 2008: update met gegevens van 2006 en 2007. Wageningen Universiteit, Wageningen, http://library.wur.nl/way/bestanden/clc/1871997.pdf Thomas, H., Y. Bozec, K. Elkalay, and H.J.W. De Baar, 2004. Enhanced Open Ocean Storage of CO2 from Shelf Sea Pumping. Science, 304, 1005-1008. Thomas, H., en coauteurs, 2007. Rapid decline of the CO2 buffering capacity in the North Sea and implications for the North Atlantic Ocean. Global Biogeochem. Cycles, 21, doi:10.1029/2006GB002825. Thomas, H., L.-S. Schiettecatte, K. Suykens, Y.J.M. Koné, E.H. Shadwick, A.E.F. Prowe, Y. Bozec, H.J.W. de Baar, and A.V. Borges, 2009. Enhanced ocean carbon storage from anaerobic alkalinity generation in coastal sediments. Biogeosciences, 6, 267–274. Tulp, I.Y.M., R. van Hal en A.D. Rijnsdorp, 2006. Effects of climate change on North Sea fish and benthos. IMARES Rapport C057/06, IMARES, IJmuiden, 111 pp. Upstill-Goddard, R.C., 2006: Air-sea gas exchange in the coastal zone. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 70, 388-404. Velden, D. van der, 2008. De Resonator, Versterkt tij als antwoord op de stijgende zeespiegel; Winnende inzending van de prijsvraag voor de Afsluitdijk (RWS); www.derkvandervelden.nl. Vellinga, P., Katsman C.A., A. Sterl and J.J. Beersma, (eds.), 2008. Onderzoek naar bovengrensscenario’s voor klimaatverandering voor overstromingsbescherming van Nederland: een internationale wetenschappelijke beoordeling. (De Nederlandse vertaling). KNMI, De Bilt en Wageningen UR, Wageningen. 178 pp. Verdonschot, P.F.M. 2008. Steekmuggenoverlast op Schiermonnikoog in 2007. Alterrarapport 1652, Alterra, Wageningen, 40 pp. Verdonschot, P.F.M., 2009. Verkenning van de steekmuggen- en knuttenproblematiek bij klimaatverandering en vernatting. Alterra-rapport 1856, Alterra, Wageningen, 76 pp. Visser, H., and A.C. Petersen, 2009a. The likelihood of holding outdoor skating marathons in the Netherlands as a policy-relevant indicator of climate change. Climatic Change, 93, 39–54. Visser, H., and A.C. Petersen, 2009b. Addendum to “The likelihood of holding outdoor skating marathons in the Netherlands as a policy-relevant indicator of climate change. Climatic Change, 93, 39–54”. Available from www.pbl.nl.

73

Von Storch, H., G. Gönnert, and M. Meine, 2008: Storm surges--An option for Hamburg, Germany, to mitigate expected future aggravation of risk. Environmental Science & Policy, 11, 735-742. Von Storch, H. and K. Woth, 2008. Storm surges, perspectives and options. Sustain. Sci., 3, 33-44. Wanninkhof, R., W.E. Asher, D.T. Ho, C. Sweeney and W.R. McGillis, 2009. Advances in Quantifying Air-Sea Gas Exchange and Environmental Forcing. Annu. Rev. Mar. Sci., 1, 213-244. Weijerman, M., H. Lindeboom and A.F. Zuur, 2005. Regime shifts in marine ecosystems of the North Sea and Wadden Sea. Marine Ecology-Progress Series, 298, 21-39. Weisse, R., H. von Storch, U. Callies, A. Chrastansky, F. Feser, I. Grabemann, H. Günther, A. Pluess, T. Stoye, J. Tellkamp, J. Winterfeldt and K. Woth, 2009. Regional meteo-marine reanalyses and climate change projections: Results for Northern Europe and potentials for coastal and offshore applications. Bull. Am. Meteor. Soc. (In Press), doi: 10.1175/2008BAMS2713. Wessels H.R.A., T. Brandsma, T.A. Buishand, A.M.G. Klein Tank and G.P.Können, 1999. Waargenomen schommelingen in het Nederlandse klimaat van de 20e eeuw. In: Können, G.P. (Ed.), De Toestand van het Klimaat in Nederland 1999. KNMI, De Bilt, 8-26. Witte, J.P.M., R.P. Bartholomeus, D.G. Cirkel, P.W.T.J. Kamps, 2008. Ecohydrologische gevolgen van klimaatverandering voor de kustduinen van Nederland. KIWA Rapport KWR 08.006, Kiwa Water Research, Nieuwegein. WHO (World Health Organisation) 2008. Atlas of health in Europe. WHO, Genève. WSH (Wind Service Holland), 2009. De WindMaand. Elektriciteitsproducties – Bedrijfservaringen - Windaanbod – Nieuws, Tiende Jaargang Nummer 114. http://home.kpn.nl/windsh/Windmaand-2009-Januari.pdf Zijderveld, A. van, en H. Peters, 2008. Field Measurement Programme in the Dutch Wadden Sea. Proc. ICCE 2008, 31st International Conference on Coastal Engineering, Hamburg, August 31 to September 5, 2008. Zöckler, C., 2007. Trends in Arctic Birds Migrating to the Wadden Sea. In: Reineking, B., en P. Südbeck, P. (Eds.), 2007. Seriously Declining Trends in Migratory Waterbirds: CausesConcerns-Consequences. Proceedings of the International Workshop on 31 August 2006 in Wilhelmshaven, Germany. Wadden Sea Ecosystem No. 23. Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven, 33-42.

74

Appendix A Region specific climate scenarios De figuren op de volgende pagina’s zijn gebaseerd op een vorm van ‘pattern scaling’ waarbij de veranderingen van de gemiddelden én de variabiliteit worden voorgeschreven door het gekozen KNMI’06 scenario2. Met die veranderingen worden vervolgens (historische) reeksen van waarnemingen van het KNMI waarnemingsnetwerk geschaald. Na interpolatie van deze geschaalde resultaten ontstaat een toekomstig ruimtelijk patroon, gebaseerd op het patroon in het huidige klimaat. Op deze manier ontstaat dus een beeld van de regionale verschillen in de klimaatscenario’s. In de procedure wordt expliciet rekening gehouden met het feit dat gemiddelden anders kunnen veranderen dan extremen. De grootste tekortkomingen van de procedure hebben te maken met het feit dat de toekomstige patronen gebaseerd zijn op waarnemingen uit het verleden. De procedure resulteert in een licht aangepaste projectie van de huidige ruimtelijke en temporele patronen op de toekomst. Daardoor blijven de huidige regionale verschillen in de scenario’s ruwweg gehandhaafd. Het is echter maar zeer de vraag of de impliciete aanname van ongeveer gelijkblijvende patronen geldig zal zijn bij een eventuele verandering van de circulatiepatronen. In elk figuur worden met dezelfde kleurcodering achtereenvolgens weergegeven de betreffende variabele • zoals waargenomen over de laatste 30 jaar (‘huidig’, linksboven). • zoals voorspeld voor het midden van deze eeuw voor het KNMI-W scenario (‘v2050w’, rechtsboven) • zoals voorspeld voor het midden van deze eeuw voor het KNMI-W+ scenario (‘v2050wp’, rechts boven het midden) • zoals voorspeld voor het eind van deze komende eeuw voor het KNMI-W scenario (‘v2100w’, rechts onder het midden) • zoals voorspeld voor het eind van deze eeuw voor het KNMI-W+ scenario (‘v2050wp’, rechtsboven) De figuurtitels geven de betreffende variabele; deze spreken voor zich.

2

Het KNMI onderscheidt een viertal scenario’s: De G respectievelijk W scenario’s die de situatie weergeven bij een wereldgemiddelde temperatuurstijging van 1, respectievelijk 2 graden in 2050 (cq 2 en 4 graden in 2100), waarbij er voor W-Europa geen veranderingen in het circulatie patroon optreedt. En dezelfde varianten waarbij er wel een veranderingen in het circulatie patroon optreedt (dwz oosten winden komen vaker voor dan nu het geval is), de G+ en W+ scenarios (zie http://www.knmi.nl/klimaatscenarios/knmi06/index.php).

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

09-054 ACHTER cover 06

18-06-2009

15:55

Pagina 2

Postbus 2724

Ontwerp cover: Supernova Ontwerp bNO

8901 AE Leeuwarden

Fotografie: Jan Huneman

Nederland

Druk: Holland Ridderkerk

t 058 233 90 30 e [email protected]

© 2009 Waddenacademie

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of open-

ISBN/EAN 978-94-90289-08-9

baar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op

Volgnummer 2009-06

welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de Waddenacademie. De Waddenacademie aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit onderzoek of de toepassing van de adviezen.

09-054 ACHTER cover 06

18-06-2009

15:55

Pagina 1

Klimaatverandering en het waddengebied

Ambitie De Waddenacademie heeft de ambitie het waddengebied te (laten) ontwikkelen tot een kraamkamer voor breed toepasbare, integrale kennis over duurzame ontwikkeling van een kustgebied, waar natuurwaarden centraal staan en een dragend onderdeel vormen van de lokale en regionale economie. Het gebied ontwikkelt zich tot een ontmoetingsplaats voor wetenschappers uit binnen- en buitenland, bestuurders, beleidsmakers en beheerders. Samen zoeken zij op basis van interdisciplinaire kennis duurzame en innovatieve oplossingen. In 2020 vormt het trilaterale waddengebied het best gemonitorde en best begrepen kustsysteem in de wereld.

Klimaatverandering en het waddengebied Position paper klimaat en water

2009-06